Спиновые обертоны ускорят беспроводные коммуникации

Опытный гитарист хорошо знает, где нужно поместить палец на грифе, чтобы подавить основной тон и заставить струну звучать на одном из многих обертонов (игра флажолетом). Профессор Гётенбергского университета, Йохан Акерман (Johan Åkerman), вместе со своими шведскими и португальскими коллегами впервые продемонстрировал, как усиливать такие обертоны в наномасштабе, используя спинтронные осцилляторы.

Как указал Акерман, полученные результаты согласуются с забытыми теоретическими прогнозами обертонов спиновых волн Джона Слончевски (John Slonczewski).

В работе, вышедшей в 1999 г., Слончевски заложил основы описания волн, генерируемых спиновыми электронными осцилляторами. Предложенная им модель также объясняла механизм излучения на гораздо более высоких частотах с использованием обертонов. Однако это следствие ставшей уже классической статьи долгое время оставалось без внимания, и нынешняя работа является первой экспериментальной демонстрацией спиновых обертонов.

«Наш эксперимент показывает, что в спинтронных генераторах можно создать несколько разных обертонов, что позволяет получать очень большие и быстрые скачки частоты, – заявил Акерман. – При длине волны основного тона около 500 нм у демонстрируемого третьего обертона она составляет лишь 74 нм. Дальнейшие исследования с осцилляторами меньшего размера должны позволить уменьшить длину спиновых волн до 15 нм при частотах до 300 ГГц. Потенциальное значение этого для сверхвысокочастотной спинтроники и магноники огромно».

Более высокие частоты обеспечат увеличение скорости беспроводной передачи данных и, например, могут улучшить эффективность радаров для самоуправляемых автомобилей.

Статья, которую шведская команда Акермана подготовила вместе с исследователями из Международной иберийской нанотехнологической лаборатории (INL), была опубликована в журнале Nature Communications. Авторы представят свою работу также на международном семинаре по спинтронике в университета Тохоку (Япония) и на конференции MMM-Intermag 2019 в Вашингтоне (округ Колумбия).