Лазерный мир

Исследователи показали, что управлять магнитными процессами в сверхтонких материалах можно не только в условиях лабораторного холода. В новой работе продемонстрирована настройка магнонов при комнатной температуре с помощью коротких импульсов видимого лазера. Речь идет о магнонах — коллективных спиновых возбуждениях, от которых напрямую зависит работа многих магнитных устройств.

 Почему магноны так важны

 Магноны давно считаются ключевым элементом магнитной электроники: они задействованы и в привычных технологиях хранения данных, и в перспективных концепциях спиновых вычислений. Но для практических устройств критично уметь точно менять их частоту — причем быстро и предсказуемо.

 Что именно удалось сделать

 Результаты, опубликованные в Nature Communications, показывают: магнит нанометровой толщины способен по команде сдвигать частоту магнонов как в сторону увеличения, так и в сторону уменьшения. Использованный слой имеет толщину около 20 нм, что важно для будущей интеграции в плотные электронные схемы.
 
 Чем новый подход отличается от прежних
 Ранее похожие эффекты удавалось получить, но ценой серьезных ограничений — от лазеров среднего ИК-диапазона до криогенных температур и громоздких материалов. Все это делало коммерческое применение сомнительным. Здесь же ставка сделана на более «земные» условия: видимый свет и слабое внешнее поле.
 
 используются короткие импульсы видимого лазера;
 применяется внешнее магнитное поле ниже 200 мТл;
 частота магнонов смещается до 40% от исходного значения;
 эксперименты идут при комнатной температуре.
 Материал и условия эксперимента
 В качестве основы взяли пленку железо-иттриевого граната, замещенную висмутом, выращенную на подложке из гадолиний-скандий-галлиевого граната (GSGG). Важную роль сыграли два свойства: низкое демпфирование и выраженный магнитооптический отклик — без них добиться стабильного эффекта было бы сложнее.
 
 Как достигается «переключение» частоты вверх или вниз
 Команда показала, что итоговое направление сдвига можно задавать, меняя интенсивность лазера и величину приложенного поля. Механизм связан не с банальным нагревом, а с более тонким взаимодействием факторов.
 
 оптический нагрев влияет на параметры материала;
 меняется магнитная анизотропия;
 внешнее поле «подхватывает» эффект и задает режим;
 временно изменяется магнитная жесткость, а значит — скорость колебаний магнонов.
 Зачем это нужно рынку, а не только лаборатории
 Поскольку настройка происходит на наносекундных масштабах, открывается путь к магнитным логическим элементам, которые можно перенастраивать почти мгновенно. Такой подход потенциально помогает обойти часть проблем кремниевой электроники — прежде всего нагрев и сложности масштабирования.

 Где это может пригодиться

 системы хранения данных и более быстрые операции записи/перемещения информации;
 обработка сигналов на магнитной базе;
 спиновые вычислительные системы, где магнетизм заменяет ток;
 аппаратные решения, способные менять функции «на лету» за счет световой перенастройки.
 В перспективе это означает более экономичные и холодные устройства: от ноутбуков с меньшим тепловыделением и лучшей автономностью до центров обработки данных, где снижение энергопотребления напрямую превращается в экономию. И главное — эффект показан при комнатной температуре и в слоях нанометровой толщины, то есть он не выглядит навсегда запертым в условиях экспериментального стенда.Михаил Новокшенов
 
 
 Источник:
 https://naavtotrasse.ru/hi-tech/magnity-nastroennye-s-pomoshhyu-lazerov-mogut-privesti-k.html