Магноны сделают возможной дальнейшую миниатюризацию электроники

Устройства, функционирование которых основано на использовании магнонов — квазичастиц, связываемых с волнами намагничивания (спиновыми) — имеют шансы преобразить электронную индустрию, однако для этого исследователям необходимо научиться их лучше контролировать.

Важный шаг в этом направлении сделали инженеры Калифорнийского университета в Риверсайд (UC Riverside), первыми в мире исследовавшие шумы, ассоциируемые с распространением магнонного тока.

Шум или флуктуации тока являются ключевым показателем пригодности электронного устройства к практическому использованию. Поскольку шум вредит работе устройства, лучшее понимание магнонного шума поможет инженерам разрабатывать более совершенное магнонное оборудование.

Магноны это не настоящие частицы, как электроны, но они ведут себя похоже и могут трактоваться как частицы. Спиновая волна движется в диэлектрическом материале, осуществляя перенос энергии без перемещения электронов. Благодаря этому магнонный транспорт происходит без генерирования большого количества тепла и без значительных потерь энергии.

Новая область электроники — магноника — занимается созданием устройств для обработки и хранения информации, а также сенсоров, использующих магноны вместо электронов.

Коллектив, возглавляемый профессором UC Riverside Александром Баландиным, разработал чип, генерирующий магнонный ток между передающей и принимающей антеннами. Проведённые с ним эксперименты показали, что маломощные магноны «шумят» сравнительно меньше, чем электроны. Однако, с повышением энергии, в шуме начинают преобладать широкие флуктуации, получившие название беспорядочного телеграфного сигнала. Этот тип шума оказывает негативное влияние на функции устройства. Он коренным образом отличается от электронных шумов и позволяет выявить ограничения, которые следует учитывать при проектировании магнонных устройств.

"Оборудование магноники предпочтительно должно работать с низкими уровнями мощности, — отметил Баландин. Поскольку уменьшение расхода энергии является и целью технологий обработки информации, это обстоятельство благоприятствует прогрессу магнонной техники, считает профессор.

В дальнейших планах его группы значится изучение физических механизмов магнонного шума и создание существенно уменьшенной версии первого (довольно громоздкого) экспериментального устройства.

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365