Ученые Физико-технического института имени А. Ф. Иоффе Российской академии наук разработали математическую модель волновода из магнитного материала, в котором волна распространяется только в задаваемом направлении. В перспективе предложенный подход позволит обеспечить работу логических элементов в вычислительных устройствах новой архитектуры. Результаты исследования, поддержанного грантом РНФ, опубликованы в научном журнале Physical Review Applied.

Одним из сравнительно новых и перспективных исследовательских направлений в данной сфере является спинтроника, где вместо привычных электрических зарядов используется другое свойство электрона – спин (вращение). 

Однако создание вычислительных устройств на принципах спинтроники требует разработки эффективных и технологичных магнитных материалов, методик для управления в них волновыми эффектами, а также развития соответствующей компонентной базы.

«Одна из проблем, которая возникает при создании устройств на принципах спинтроники — это управление спиновыми волнами. Дело в том, что в случае подведения внешнего магнитного поля к магнитному материалу, волны начинают распространяться во все стороны. А для передачи информации необходимо, чтобы это направление было строго задано и его можно было менять при необходимости. Мы провели численные эксперименты, которые показали возможность реализовать распространение спиновой волны только в одну сторону в простейшем электронном компоненте — в волноводе, если генерировать их с помощью особой методики», — рассказывает младший научный сотрудник лаборатории физики ферроиков ФТИ им. А.Ф. Иоффе Пётр Геревенков.

Устройства на базе классической электроники подходят к пределам своих мощностей, компактности и энергоэффективности. Поэтому разработка новых подходов к использованию свойств частиц поможет выйти на принципиально новый уровень в технике.

Спиновые волны трудно контролировать и использовать их для точной передачи сигнала в приборах. Ученые ФТИ им. А. Ф. Иоффе смогли подобрать необходимый магнитный материал и настроить лазерный импульс для активации спиновых волн, что позволяет сфокусировать их в одном направлении и четко передать из одной точки в другую с помощью предложенного волновода.

«Предложенная нами модель использования лазерных импульсов по сути позволяет управлять распространением спиновых волн в волноводе из железно-никелевого сплава. Сейчас мы работаем над тем, чтобы повторить этот процесс в реальном эксперименте. В перспективе предложенный подход может использоваться в вычислительных устройствах на принципах спинтроники для передачи информации в компактных волноводах из широко распространенных материалов: железа и никеля», — пояснил  Пётр Геревенков.

Источник: РНФ