En el campo emergente de la espintrónica de magnón, los investigadores investigan la posibilidad de transportar y procesar información mediante las llamadas corrientes de espín de magnón. A diferencia de las corrientes eléctricas, en las que se basa la tecnología de la información actual, las corrientes de espín de magnón no conducen electricidadcargas pero momentos magnéticos. Estos están mediados por ondas magnéticas, o los llamados magnones, que son análogos a las ondas de sonido que se propagan a través de materiales magnéticos. Un componente fundamental de la espintrónica de magnones es la lógica magnónica, que, por ejemplo, permite realizar operaciones lógicas ypor lo tanto, el procesamiento de la información mediante la superposición de corrientes de espín. Un equipo internacional de físicos de la Universidad Johannes Gutenberg de Mainz JGU y la Universidad de Konstanz en Alemania y la Universidad de Tohoku en Sendai, Japón, recientemente lograron agregar un elemento adicional al conjunto de construcción delógica de magnon.
En una estructura denominada válvula de giro, que entre otros comprende varios ferromagnetos, fue posible demostrar que la eficiencia de detección de las corrientes de magnón depende de la configuración magnética del dispositivo. En general, esto permite controlar la transmisión o bloqueo deinformación entrante. El trabajo de investigación ha sido publicado en la revista en línea Comunicaciones de la naturaleza con un compañero de la Escuela de Graduados de Ciencia de Materiales de la JGU en Mainz MAINZ como primer autor.
El objetivo esencial de magnon spintronics es reemplazar la carga eléctrica como portador de información en conceptos tecnológicos de información por magnones. Entre otras cosas, los magnones ofrecen la posibilidad de computación basada en ondas, lo que proporciona más opciones para el procesamiento lógico de datos. Además, los magnones se propaganen aisladores magnéticos con pérdidas comparativamente pequeñas, lo que ofrece la posibilidad de implementar una mejor eficiencia energética del procesamiento de datos.
La estructura de la válvula giratoria investigada es un sistema de tres capas que comprende el ferromagneto aislante y el granate de hierro y itrio YIG, el óxido de cobalto II antiferromagnético aislante CoO y el ferromagneto metálico cobalto Co: YIG / CoO / Co. PorPor medio de los campos magnéticos oscilantes de las microondas irradiadas, se induce la rotación deliberada de la magnetización YIG, que emite una corriente de espín de magnón en el CoO. En la capa metálica de Co, la corriente de espín de magnón se convierte en una corriente de carga debido a la llamadaefecto Hall de giro inverso y, por lo tanto, se detecta.
dispositivo similar a un interruptor reenvía o suprime la corriente de magnón como señal eléctrica
El experimento demostró que la amplitud de la señal detectada depende en gran medida de la configuración magnética de la válvula de giro. En el caso de la alineación antiparalela de la magnetización YIG y Co, la amplitud de la señal es aproximadamente un 120 por ciento mayor que en el estado paralelo.El cambio repetitivo de la magnetización de Co reveló aún más la robustez del efecto y su idoneidad para la operación a largo plazo. "En conjunto, este efecto permite en cierta medida la implementación de un dispositivo tipo interruptor, que suprime o reenvía la corriente magnónica comouna señal eléctrica ", dijo Joel Cramer, primer autor del artículo y miembro de la Escuela de Graduados de Ciencias de los Materiales de Excelencia en Mainz." El resultado de nuestro experimento es un efecto que podría encontrar aplicación en posibles operaciones de lógica magnónica, produciendo así un elemento esencial.contribución al campo de Magnon spintronic ", agregó Cramer.
Colaboración de equipos de investigación líderes a nivel internacional en el campo de la espintrónica
"Nuestra colaboración con grupos líderes internacionales en el campo del transporte de espín en aisladores sigue una larga tradición, especialmente en el Centro de Investigación Colaborativa Spin-X, financiado por la Fundación Alemana de Investigación DFG. Con el apoyo del Intercambio Académico AlemánService DAAD y MAINZ Graduate School, esta colaboración podría incluso extenderse a estancias prolongadas de estudiantes invitados de Japón aquí en Mainz y viceversa ", dijo el profesor Mathias Kläui, Director de MAINZ." El trabajo ahora publicado en NatureLas comunicaciones se realizaron principalmente durante una estadía de dos de nuestros estudiantes y yo en Japón. Disfruté mucho estar más cerca del experimento e incluso contribuir a las mediciones. Por lo tanto, me gustaría agradecer al grupo del profesor Saitoh yInstituto de Investigación de Materiales de la Universidad de Tohoku por su hospitalidad y la excelente colaboración ", agregó Kläui.
La teoría para este trabajo fue desarrollada conjuntamente por los grupos en Mainz y Konstanz. Existe una colaboración particularmente fuerte, larga y fructífera con el grupo de Materiales Magnéticos del Profesor Ulrich Nowak en la Universidad de Konstanz. "Ahora que nuestra tercera juntaLa propuesta de proyecto fue evaluada positivamente, espero con ansias un trabajo colectivo más intenso ", agregó Kläui.
La Escuela de Graduados de Excelencia MAINZ fue aprobada a través de la Iniciativa de Excelencia Federal y Estatal Alemana en 2007 y recibió una extensión de financiación de cinco años en la segunda ronda en 2012. Consta de grupos de trabajo de la Universidad Johannes Gutenberg de Mainz, TU Kaiserslautern yEl Instituto Max Planck para la Investigación de Polímeros en Mainz y ofrece excelentes candidatos a doctorado nacionales e internacionales en disciplinas de ciencias naturales y una capacitación excepcional en ciencia de materiales. Una de sus áreas de investigación focal es la spintrónica, donde la cooperación con socios internacionales líderes juega un papel importante.
Los problemas de transporte de espín y la creación y detección de corrientes de espín se investigan dentro de MAINZ como parte del CRC / Transregio 173: Spin + X, que ha sido financiado por la Fundación Alemana de Investigación desde 2016.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universität Mainz . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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