一项新研究描述了一种在纳米结构磁性材料中产生和控制自旋波的新技术,该研究以《高级材料》杂志描述的封面文章为特色。
这项研究为创建纳米处理器以实现异常快速且节能的信息模拟处理铺平了道路。
该发现是纽约大学丹顿工程学院化学与生物分子工程教授Elisa Riedo领导的一组研究人员合作研究的结果。 来自意大利国家研究委员会(CNR-IOM)在佩鲁贾的Istituto Officina dei Materiali的Silvia Tacchi; 米兰理工大学物理系的磁性小组,包括Edoardo Albisetti,Daniela Petti和Riccardo Bertacco。 瑞士维利根PSI的PolLux Beamline; 佩鲁贾大学物理与地质系。
自旋波,也称为“磁振子”,类似于磁性电磁波。它们以铁之类的材料传播,与海洋中的波浪非常相似。与电磁波相反,磁振子具有独特的性能,使其最适合于构建微型“模拟”计算系统,其效率要比现有数字系统高得多。
迄今为止,随意调制自旋波具有很高的挑战性。该论文于2020年3月5日发表在《先进材料》上,描述了一种创新型的发射器,称为“磁纳米天线”,能够产生形状和传播受控的自旋波。
例如,可以获得平面波前(类似于海滩上的海浪)或径向波前(例如,通过将石头扔进水池中而产生的那些),并可以创建聚焦的定向光束。研究还表明,可以同时使用多个纳米天线来“按命令”生成干扰图,这是创建模拟计算系统的必要前提。
TAM-SPL技术(由米兰理工大学与Riedo团队合作开发)用于实现纳米天线。该技术使材料的磁性能可以在纳米尺度上得到控制。
尤其是,纳米天线在材料的磁化强度中包含微小的“波纹”(称为“涡旋”或“畴壁”),当在振荡磁场的影响下运动时,它们往往会发出自旋波。
由于自旋波的特性取决于这些波纹的类型和独特特性,因此通过非常精确地对其进行控制,可以前所未有地调制发射波。
这项研究得到了欧盟Horizo??n 2020研究与创新计划的资助,这项资助由MarieSk?odowska-Curie拨款705326,SWING项目(用于图形和计算的自旋波可重新配置纳米器件)制成。