Физики упростили способ зарождения магнитных вихрей для компьютеров будущего

Схематическое изображение векторов намагниченности в материале. Иллюстрация пресс-службы МФТИ

Ученые из России, Франции и Тайваня нашли способ возбуждения магнитных вихрей — перспективных для электроники будущего носителей информации, который требует меньших затрат энергии, чем существующие на сегодня.

Физики подобрали определенную частоту и плотность переменного тока, что повысило эффективность процесса. Результаты были опубликованы в журнале Physical Review B. Коротко о работе сообщает пресс-служба МФТИ.

Магнитные вихри — это микроскопические участки намагниченного вещества, которые состоят из векторов намагниченности, в центре ориентированных перпендикулярно поверхности, а по краям образующих структуру, подобную вихрю или воронке. Вектор намагниченности связан со спином, квантовой характеристикой отдельных частиц. Ученые рассматривают управление магнитными вихрями через спин в качестве основы электроники будущего — спинтроники. В спинтронике для хранения и обработки информации важно не перемещение электронов с места на место, не перетекание электрических зарядов — ключевую роль играет спин и перемещение электронов с определенным спином, спиновый ток.

Перед авторами исследования стояла задача создать достаточно сильный магнитный вихрь, потратив при этом минимальное количество энергии. Для этого ученые решили провести теоретическое исследование процессов рождения и переноса вихрей за счет переменного радиочастотного тока.

В спинтронике обычно используют комбинированные системы, состоящие из ферромагнетиков — веществ, в которых образуются вихри, — и топологических изоляторов, с помощью которых этими вихрями можно управлять. Система в данном исследовании состояла из ферромагнетика пермаллоя (сплава железа и никеля) и топологического изолятора селенида висмута. Расчеты проводились с помощью программного пакета SpinPM, который был разработан авторами ранее.

Оказалось, что постоянный ток не создает вращение магнитных вихрей. Ситуация поменялась при переходе к переменному току с частотами порядка одного гигагерца. Выяснилось, что существует резонансная частота, при которой радиус возникающих вихрей резко растет. Помимо этого, было доказано, что для получения магнитных вихрей можно использовать плотности тока, которые в несколько раз меньше, чем те, что использовали в более ранних экспериментах.

В предыдущих работах было показано, каким образом с помощью тока можно породить вращающий момент. Авторы статьи продемонстрировали возможность эффективного возбуждения магнитных вихрей при помощи этого момента.
Теги:

Читать еще на Чердаке: