На відміну від інших поширених типів хвиль (наприклад, електромагнітних або звукових), взаємодія спінових хвиль у магнітних матеріалах за своєю суттю є нелінійною через ефект диполярного зв’язку. Спін — це власний кутовий момент імпульсу електронів, який створює магнітний момент. Поєднання цих магнітних моментів створює магнетизм які зрештою можуть бути використані в обробці інформації.
Імпульс магнітного поля може локально збудити ці пов’язані магнітні моменти, що може спричинити поширення динаміки через матеріал, як хвилі. Вони відомі як магнони або спінові хвилі.
Колектив фізиків с Університет Мартіна Лютера Галле-Віттенберг (MLU) створив новий тип спінової хвилі, використовуючи змінні тверді магнітні поля. Крім того, вони надають перші мікроскопічні зображення цих спінові хвилі.
Професор Георг Волтерсдорф з Інституту фізики MLU сказав: «Зазвичай нелінійне збудження магнонів виробляє цілі числа вихідної частоти – наприклад, 1,000 мегагерц стає 2,000 або 3,000. Поки що було лише теоретично передбачено, що нелінійні процеси можуть генерувати спінові хвилі на вищих напівцілих кратних частоті збудження».
Фото: Dreyer та інші, Nature Communications (CC-BY-SA 4.0)
Тепер команда продемонструвала обставини, необхідні для створення цих хвиль і контролю їх фази. Фаза - це те, як хвиля коливається в певний момент часу.
Вольтерсдорф сказав, «Ми перші, хто підтвердив ці збудження в експериментах і навіть змогли їх відобразити».
«Хвилі можуть генеруватися в двох стабільних фазових станах, що означає, що це відкриття потенційно може бути використане в програмах обробки даних, оскільки комп’ютери, наприклад, також використовують двійкову систему».
Довідка з журналу:
- Dreyer R. та ін. Зображення та синхронізація фаз нелінійних спінових хвиль. Природа зв'язку (2022). DOI: 10.1038/s41467-022-32224-0
