Trái ngược với các loại sóng thông thường khác (ví dụ, điện từ hoặc âm thanh), tương tác của sóng spin trong vật liệu từ về bản chất là phi tuyến tính do hiệu ứng ghép lưỡng cực. Spin là mômen động lượng nội tại của các electron tạo ra mômen từ. Ghép các mômen từ này tạo ra từ tính mà cuối cùng có thể được sử dụng trong xử lý thông tin.
Xung từ trường có thể kích thích cục bộ các mômen từ liên kết này, có thể gây ra động truyền qua vật liệu như sóng. Chúng được gọi là magnons hoặc sóng quay.
Một nhóm các nhà vật lý từ Đại học Martin Luther Halle-Wittenberg (MLU) đã tạo ra một loại sóng spin mới sử dụng từ trường rắn xoay chiều. Hơn nữa, chúng cung cấp những hình ảnh hiển vi đầu tiên về những sóng quay.
Giáo sư Georg Woltersdorf từ Viện Vật lý tại MLU cho biết, “Thông thường, kích thích phi tuyến tính của các magnon tạo ra các số nguyên có tần số đầu ra - ví dụ như 1,000 megahertz trở thành 2,000 hoặc 3,000. Cho đến nay, người ta chỉ dự đoán về mặt lý thuyết rằng các quá trình phi tuyến tính có thể tạo ra sóng spin ở bội số nửa số nguyên cao hơn của tần số kích thích ”.
Ảnh: Dreyer và cộng sự, Nature Communications (CC-BY-SA 4.0)
Nhóm nghiên cứu hiện đã chứng minh các trường hợp cần thiết để tạo ra các sóng này và kiểm soát giai đoạn của chúng. Pha là cách sóng dao động tại một thời điểm cụ thể trong thời gian.
Woltersdorf nói, “Chúng tôi là những người đầu tiên xác nhận những kích thích này trong các thử nghiệm và thậm chí đã có thể lập bản đồ cho chúng.”
"Các sóng có thể được tạo ra ở hai trạng thái pha ổn định, có nghĩa là khám phá này có thể được sử dụng trong các ứng dụng xử lý dữ liệu, vì máy tính, chẳng hạn, cũng sử dụng hệ thống nhị phân."
Tạp chí tham khảo:
- Dreyer R. và cộng sự. Hình ảnh và khóa pha của sóng spin phi tuyến tính. Nature Communications (Năm 2022). DOI: 10.1038/s41467-022-32224-0
