Исследователи запустили объемные спиновые волны с помощью лазерных импульсов
Ученые из Центра фотоники и двумерных материалов МФТИ, Российского квантового центра и МГУ впервые применили оптический подход для работы с прямыми объемными магнитостатическими спиновыми волнами. Им удалось не только возбудить, но и зарегистрировать их с помощью фемтосекундных лазерных импульсов. Новый метод открывает путь к созданию быстрых, энергоэффективных оптомагнонных логических устройств и нанофотонных структур.
Спиновые волны — это коллективные колебания магнитных моментов (спинов) в магнитных материалах. Они обладают высокой частотой, большой групповой скоростью и не выделяют тепло при распространении. Такие волны являются перспективной альтернативой электрическому току в рамках обработки, хранения и передачи информации.
«Спиновые волны уже давно обсуждаются как перспективный способ передачи и обработки информации. Все благодаря тому, что при распространении они не выделяют тепло, при этом имеют большую скорость и довольно понятны для описания, в том числе логических операций. Прямые объемные спиновые волны до этого возбуждались лишь с помощью высокочастотных антенн, а мы, в свою очередь, решили изучить их возбуждение с помощью лазерных импульсов — что является перспективной альтернативой», — рассказал Станислав Коларь, сотрудник лаборатории физики магнитных гетероструктур и спинтроники для энергосберегающих информационных технологий МФТИ.
Спиновые волны бывают нескольких видов: поверхностные и объемные. Объемные спиновые волны могут быть прямыми и обратными в зависимости от направления групповой и фазовой скоростей. Наибольший интерес представляют именно прямые объемные спиновые волны, поскольку они распространяются одинаково во все стороны тонких пленок. Такое преимущество дает возможность создавать компактные двумерные логические схемы без «предпочтительных» направлений.
До сих пор оптическое возбуждение таких волн было крайне сложной задачей. При нормальном падении излучения эффективное магнитное поле не создает торка (вращающего момента), из-за чего волна просто не возбуждается. При малых углах падения невозможно детектировать колебание намагиченности (суммарного магнитного момента вещества). Авторы решили проблему, направив оба лазерных пучка — возбуждающий и считывающий — под большим косым углом к поверхности (70° и 60° соответственно).
Возбуждение волны происходит благодаря обратному эффекту Фарадея: поляризованный свет создает магнитное поле, которое запускает спиновую волну. Детектирование волны происходит через прямой эффект Фарадея: колебания спинов приводят к повороту поляризации проходящего излучения, что позволяет «увидеть» волну.
«Самые большие сложности оказались экспериментальными, так как при больших углах падения сложнее контролировать лазерные пучки и их взаимодействие с образцом. Более того, экспериментальная реализация сильно усложняется такой конфигурацией магнитного поля и направления лазера. Но нам удалось решить все проблемы», — отметил Александр Чернов, заведующий лабораторией физики магнитных гетероструктур и спинтроники для энергосберегающих информационных технологий МФТИ.
Физики из МФТИ и РКЦ впервые показали, что возможно возбудить и зарегистрировать объемные прямые спиновые волны с помощью лазерных импульсов. Полученные волны распространялись на расстояние более 100 мкм в 42-микронной пленке висмут-замещенного иттрий-железного граната (Bi:YIG). Длина волны составила 150–170 микрометров. Исследователи измерили и скорости: групповую, она оказалась 22 километра в секунду и фазовую — 230 километров в секунду (теоретические значения — 54 километра в секунду и 334 километра в секунду). Расхождение объясняется многомодовым характером возбуждения: лазер возбуждает сразу пакет мод, а не одну. Статья опубликована в журнале Annalen der Physik. Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда.
Новый метод не зависит от толщины пленки и применим даже к нанометровым слоям. Главное преимущество — возможность менять параметры волн прямо во время эксперимента.
«Наш метод оптического возбуждения позволяет менять параметры на ходу, во время эксперимента: например, частоту возбуждений можно менять величиной магнитного поля, спектр возбуждаемых спиновых волн можно контролировать размером лазерного пучка и так далее. Это позволяет более эффективно исследовать системы, меняя и подбирая параметры прямо на ходу», — подчеркнул Александр Чернов.
Практическое значение этого исследования авторы видят в дальнейшем развитии спинтроники и оптомагноники: от фундаментальных исследовании до реальных логичеких оптико-магнонных схем.
Telegram 
Дзен 
VK Экономисты НИУ ВШЭ выяснили, что российские сотрудники, которые регулярно пользуются искусственным интеллектом в работе, зарабатывают намного больше тех, кто отказывается от новых инструментов или прибегает к ним время от времени. Среди высококвалифицированных специалистов прибавка достигает 41,8%.
Газовый гигант Elias 2-24b успел набрать массу Юпитера менее чем за миллион лет. Поскольку планета еще формируется, причем довольно далеко от своей звезды, объяснить столь быстрый рост трудно.
Спустя три года после начала испытательных полетов крупнейшую ракету и космический корабль в истории человечества объявили готовыми к первому запуску на орбиту. Причем его планируют сразу десятичасовым и с выводом большой группы спутников Starlink нового поколения. По пропускной способности один этот запуск добавит столько же, сколько десять запусков Falcon 9, современного лидера серийного земного ракетостроения.
Спустя три года после начала испытательных полетов крупнейшую ракету и космический корабль в истории человечества объявили готовыми к первому запуску на орбиту. Причем его планируют сразу десятичасовым и с выводом большой группы спутников Starlink нового поколения. По пропускной способности один этот запуск добавит столько же, сколько десять запусков Falcon 9, современного лидера серийного земного ракетостроения.
Экономисты НИУ ВШЭ выяснили, что российские сотрудники, которые регулярно пользуются искусственным интеллектом в работе, зарабатывают намного больше тех, кто отказывается от новых инструментов или прибегает к ним время от времени. Среди высококвалифицированных специалистов прибавка достигает 41,8%.
Анализ данных о почти 300 тысячах километров римских дорог, проложенных по территории бывшей империи, показал, что они вовсе не были такими прямыми, как принято считать. Кроме того, выяснилось, что известная поговорка «Все дороги ведут в Рим» тоже не соответствует истине.
Нейросеть OpenAI добилась серьезного прорыва в математике, решив одну из семи «задач тысячелетия». Получат ли США, чьи нейросети опираются на гораздо более мощное «железо», чем у Китая, монополию на конвейер научных открытий? Даст ли это возможности сравнимые с их атомной монополией 80 лет назад?
Сопротивление жителей Европы самой идее употребления насекомых в пищу может иметь эволюционные корни, уходящие вглубь тысячелетий, пришли к выводу авторы нового исследования. Оказалось, предки современных европейцев ели насекомых лишь эпизодически. Кроме того, из-за генетических мутаций они плохо переваривали их экзоскелеты.
После сокращения длины очередей и роста доступности бензина в первую неделю августа ситуация снова ухудшилась. Если с 20 июня по начало августа кризис носил в основном психологический характер, то сейчас ситуация принципиально иная: августовские атаки на НПЗ показали, что меры по усилению их противовоздушной обороны не были достаточно полными. Значит, прогноз автора Naked Science от 19 июля о том, что острая фаза кризиса закончится до конца лета, был частично неверным.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно