Об исследовании саратовских физиков опубликована статья в информационном агентстве ТАСС. Материал посвящён исследованию, в котором учёные СГУ впервые в мире показали, что спиновые волны – особые колебания магнитного поля – можно направлять по разным «дорожкам» с помощью магнонного резервуара на основе магнитного метаматериала – резонатора в Т-образном модуле.
Для этого они использовали плёнку железо-иттриевого граната (YIG), известную тем, что в ней почти не теряется энергия. С помощью лазерной обработки в плёнке сделали миниатюрный резонатор и увидели с помощью установки бриллюэновской спектроскопии, как сигнал можно «разводить» по разным каналам. По сути, это маленький маршрутизатор, работающий не на электронах, а на магнитных колебаниях – магнонах.
Главное отличие магноники от привычной электроники в том, что здесь нет движущихся электронов, которые нагревают схему и тратят энергию. Информация передаётся не током, а «рябью» в магнитной среде. Это значит, что устройства будущего смогут работать на порядок экономичнее и быстрее – речь идёт о частотах в десятки гигагерц, а в перспективе и о субтерагерцевом диапазоне.
В эксперименте оказалось, что если менять частоту, то спиновые волны можно направлять либо в одну ветвь системы, либо в другую. Так удалось доказать управляемость: сигнал можно отправить туда, куда нужно, и при этом избежать лишних потерь. Это открывает путь к созданию процессоров, запоминающих устройств и маршрутизаторов нового поколения, которые будут работать почти без нагрева и с минимальным энергопотреблением.
Практическая польза такого открытия огромна. В будущем это может означать смартфоны и ноутбуки, которые держат заряд намного дольше и меньше греются. Для телекоммуникаций – более быстрые и устойчивые каналы связи. Для медицины – сверхчувствительные сенсоры, способные фиксировать слабейшие магнитные поля организма. А для науки – шаг к квантовым компьютерам и нейроморфным системам, которые работают по принципам мозга.
«Созданные структуры могут лечь в основу принципиально новых процессоров и запоминающих устройств. Они будут работать на высоких частотах при минимальном энергопотреблении и интегрироваться в большие схемы», – сказал заместитель директора Научно-исследовательского института механики и физики СГУ А. В. Садовников.
Результаты исследования опубликованы в престижном журнале Applied Physics Letters. Работа выполнена в СГУ при поддержке Минобрнауки России и соответствует стратегическим направлениям программы «Приоритет-2030».
