Спиновые волны впервые обнаружили на наноуровне
Физики впервые смогли напрямую наблюдать спиновые волны, или магноны, внутри материала с нанометровым разрешением. Это достижение открывает путь к созданию нового поколения электроники, более быстрой и энергоэффективной.
Магнетизм таких материалов, как железо или никель, возникает из-за «крошечных магнитов», связанных с их атомами, — так называемых атомных спинов. В магнитных материалах спины соседних атомов движутся согласованно, создавая коллективные колебания. Эти колебания известны как спиновые волны, или магноны. Они распространяются по материалу, подобно волнам на поверхности воды.
Магноны играют ключевую роль в развивающейся области науки — магнонике. В отличие от традиционной электроники, где информацию переносят электрические заряды, магноника использует для этого спиновые волны. Такой подход обещает создание технологий следующего поколения: более быстрых, компактных и энергоэффективных. Потенциально устройства на основе магнонов могут обрабатывать данные со значительно меньшими затратами энергии, чем современные системы на основе полупроводников.
Несмотря на потенциал магнонов, до недавнего времени их изучение сталкивалось с фундаментальной проблемой. Увидеть и проанализировать поведение спиновых волн на наномасштабе было практически невозможно с помощью существующих технологий.
Большинство методов позволяли изучать магноны либо на больших участках поверхности, либо в большом объеме материала, но не давали информации о том, что происходит на уровне отдельных нанометровых структур. Без этого нельзя понять, как дефекты в кристаллической решетке или границы между разными материалами влияют на распространение спиновых волн, что критически важно для создания реальных устройств.
Ученые из Уппсальского университета в Швеции совместно с международной командой коллег совершили прорыв в этой области, разработав новый метод для визуализации и анализа магнонов с нанометровым разрешением. Результаты опубликованы в журнале Nature.
В эксперименте задействовали сканирующий просвечивающий электронный микроскоп STEM в лаборатории SuperSTEM в Великобритании. Особенность этого прибора — чрезвычайно высокое энергетическое разрешение, примерно семь миллиэлектронвольт. Такой точностью обладают всего несколько микроскопов в мире. Во время эксперимента пучок электронов пропускали через тонкий образец, нанокристалл оксида никеля, и измеряли мельчайшие потери энергии электронов. Именно эти потери несли в себе информацию о возбуждении магнонов внутри материала.
Ключевую роль в интерпретации экспериментальных данных сыграли два теоретических метода, разработанных в Уппсальском университете. Первый — это теория TACAW, которая позволяет моделировать взаимодействие быстрых электронов с магнонами. Расчеты, выполненные с помощью TACAW, помогли точно определить, какой именно сигнал в спектре потерь энергии соответствует спиновым волнам. Теория предсказала, что сигнал от магнонов в оксиде никеля должен появиться при энергии около 100 миллиэлектронвольт, что и подтвердил эксперимент.
Вторым важным инструментом стала программа UppASD для моделирования атомистической спиновой динамики. Это программное обеспечение позволило детально симулировать поведение спиновых волн в нанокристалле оксида никеля и сопоставить результаты с экспериментальными данными. Совпадение теоретических предсказаний и данных, полученных на микроскопе, послужило неопровержимым доказательством того, что ученым удалось зафиксировать именно магноны.
Результаты наглядно показали, что сигнал от магнонов в тысячи раз слабее сигнала от колебаний кристаллической решетки — фононов. Это и делало его обнаружение таким сложным. Исследователи не только зафиксировали магноны, но и составили их пространственную карту. Они показали, что сигнал от спиновых волн наблюдался исключительно внутри 30-нанометровой пленки оксида никеля и полностью исчезал на ее границе с немагнитной подложкой. Это стало прямым доказательством того, что теперь магноны можно изучать с нанометровым пространственным разрешением.
Исследование может стать важной вехой в развитии магноники и электронной микроскопии. Оно открывает новые возможности для изучения фундаментальных свойств магнетизма на наноуровне. Теперь ученые могут напрямую видеть, как спиновые волны взаимодействуют с дефектами, границами и другими наноразмерными особенностями материала. Это знание необходимо для разработки и создания нового поколения спиновых электронных устройств, которые в будущем могут прийти на смену современной электронике.
Telegram 
Дзен 
VK Новый эксперимент показал, что собаки далеко не всегда готовы помогать людям бескорыстно. Ожидание вкусной награды влияет на поведение этих животных гораздо сильнее.
Ученые из Сколтеха (группа ВЭБ.РФ) и их коллеги из Университета ИТМО и НИУ ВШЭ впервые продемонстрировали прямую электрическую накачку поляритонного лазера на основе галогенидного перовскитного микрокристалла, полученного из раствора. Результаты исследования представляют собой решение давней проблемы физики полупроводников и оптоэлектроники, которая десятилетиями оставалась препятствием на пути к решению технологической задачи: создать недорогие неэпитаксиальные лазерные диоды, работающие под непрерывным электрическим током. Такие устройства найдут применение в оптических сенсорах и спектроскопии, высокоскоростных вычислениях и энергоэффективных нейроморфных компьютерах.
Примерно 1,4 миллиона лет назад группа древних приматов прошла по илистой отмели вдоль берега древнего озера Лореньянг на территории нынешней Кении и оставила после себя цепочку отпечатков ног. Позже отпечатки покрыли осадки, что позволило им сохраниться до наших дней. Авторы нового исследования изучили эту цепочку и сделали вывод, что по строению стопы и особенностям походки следы больше напоминают следы Paranthropus boisei, тогда как размеры тела гомининов, оставивших их, ближе к оценкам для Homo erectus. Именно это противоречие пока не позволяет уверенно определить, какому виду они принадлежат.
Бывшие сотрудники NASA констатировали, что последнее видео испытаний крупнейшего космического корабля в истории снова показало проблемы и ограничения его теплового щита. С их точки зрения, любая из существующих технологий такого типа слишком сложна для реализации замысла Илона Маска о быстрой и безремонтной многоразовости Starship.
Американские ученые установили, что привычка регулярно пить кофе значительно снижает риск развития цирроза, рака печени и печеночных патологий. Новые данные помогают объяснить биохимические механизмы, стоящие за защитным эффектом этого напитка.
Правильно подобранные звуковые последовательности способны не только стимулировать рост растений, но и влиять на их урожайность. К такому выводу пришли авторы нового исследования. Они разработали технологию, которая позволяет воздействовать на процессы развития растений через акустические сигналы без использования генной инженерии или химикатов. В экспериментах добились повышения урожайности мяты, сои, болгарского перца и конопли.
Видеосервисы стали неотъемлемой частью жизни россиян. В 2026 году охваты большинства платформ продолжают расти, в том числе YouTube.
Очереди на заправках стали привычным явлением в России, а на фоне информационного вакуума от властей о конкретных показателях производства бензина в июне население вынуждено ориентироваться на слухи. Все это выглядит довольно странно, но есть нюанс: скорее всего, кризис уже начинает выдыхаться. Как именно мы это выяснили?
Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
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
Последние комментарии