В нашем нынешнем электронном оборудовании информация передается посредством движения электронов. В этой схеме заряд электрона используется для передачи сигнала. Вместо этого в магнитном изоляторе используется спиновая волна.
Спин — это магнитное свойство электрона. Спиновая волна вызывается возмущением локального направления намагничивания в магнитном материале. Такое возмущение вызывается электроном с противоположным спином относительно намагниченности.
Спиновые волны передают эти возмущения в материале. Это исследование впервые демонстрирует возможность передачи электрических сигналов в изоляционном материале.
Сильное возмущениеДо сих пор электрические схемы на основе спиновых волн не реализованы, поскольку оказалось невозможным внести в систему возмущение, достаточно большое, чтобы создать спиновые волны.
Руководитель рабочей группы ФОМ проф. Барт ван Вис и его аспирант Людо Корнелиссен из Университета Гронингена и руководитель рабочей группы FOM д-р. Рембер Дуайн из Утрехтского университета сумел использовать спиновые волны в электрической цепи, тщательно разработав геометрию устройства. Это позволяет им использовать спиновые волны, которые уже присутствуют в материале из-за тепловых флуктуаций, что требует гораздо меньшего возмущения системы и, следовательно, позволяет использовать спиновые волны в электрической цепи.
Схема спиновой волны, которую построили исследователи, состоит из тонкого слоя железо-иттриевого граната толщиной 200 нанометров (минеральный и магнитный изолятор, короче ЖИГ) с проводящей платиновой полоской поверх этого с обеих сторон. Электрон может течь через платину, но не в ЖИГ, поскольку это изолятор. Однако, если электрон сталкивается на границе раздела между ЖИГ и платиной, это влияет на намагниченность на поверхности ЖИГ и перенос электронного спина.
Это вызывает локальное направление намагничивания, генерируя спиновую волну в ЖИГ.Обнаружение спиновой волны
Спиновые волны, которые исследователи посылают в ЖИГ, обнаруживаются платиновой полосой на другой стороне ЖИГ. Процесс обнаружения прямо противоположен инжекции спиновой волны: спиновая волна сталкивается на границе раздела между ЖИГ и платиной и передает свой спин электрону в платине.
Это влияет на движение электрона, в результате чего возникает электрический ток, который исследователи могут измерить.В предыдущих исследованиях исследователи уже изучили комбинацию платины и ЖИГ.
В результате этого исследования было обнаружено, что когда спин передается от платины к ЖИГ, это также подразумевает перенос тепла через границу раздела. Это позволяет нагревать или охлаждать границу раздела платина-ЖИГ, в зависимости от относительной ориентации электронных спинов в платине и намагниченности в ЖИГ.