納米科學：第一次直接產生短波自旋波！
隨著小型化的快速發展，使用電流的數據處理面臨著嚴峻的挑戰，其中一些是無法克服的。磁自旋波是用於在更緊湊的晶片中傳輸信息的有前途的替代方案。Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf（HZDR）的科學家，作為國際研究項目的一部分，現在已經成功地產生了納米範圍內極短波長的自旋波 - 這是他們未來應用的一個關鍵特徵。
更小，更快，更節能 - 這是進一步發展計算機和行動電話的口號，目前正在以驚人的速度發展。然而，HZDR離子束物理和材料研究所的Sebastian Wintz博士非常了解，實現任何進一步的小型化程度已經是多麼困難。「當前技術的一個主要問題，」他說，「是藉助電流傳輸數據時產生的熱量。我們需要一個新的概念。」這位物理學家正在與國際同事一起研究所謂的自旋波（磁振子），這些自旋波將成為未來作為信息載體的移動電荷。數據處理。
旋轉表示賦予粒子磁矩的性質。然後它們像微小的磁鐵一樣，在鐵磁材料中彼此平行。如果其中一個旋轉然後改變方向，這對其鄰居具有連鎖效應。鏈式反應產生自旋波。
信息處理目前基於電流。帶電粒子通過電線網絡加速，這些電線被越來越緊密地擠壓在一起，這是由於對更緊湊的晶片的需求所驅動的。在他們的路上，電子與原子碰撞，使它們在晶格中來回搖擺，從而產生熱量。如果電線太靠近，則這種熱量不再消散，系統會發生故障。「自旋波的巨大優勢在於電子本身不會移動，」Wintz解釋說，「因此，數據流產生的熱量很少。」
用於產生自旋波的傳統方法是使用小金屬天線，其在由高頻交流電驅動時產生磁振子。以這種方式產生的最小波長大約是所用天線的大小。這正是主要問題在於需要納米級的小波長以滿足更大小型化的需求。然而，目前不可能製造這種小型高頻天線。
來自德國，瑞士和美國的研究團隊現已成功地以全新的方式產生極短波長的自旋波。作為自然形成的天線，它們使用磁性渦旋的中心，該渦旋在小的超薄鐵磁碟中產生。由於磁碟的尺寸有限，旋轉並非像正常情況一樣平行排列，而是沿著磁碟平面中的同心圓排列。反過來，這會迫使旋轉從盤中心的一個小區域（直徑僅為幾納米）拉直，從而指向遠離盤表面的位置。如果該中心區域經受交變磁場，則產生自旋波。
然而，需要更多技巧，以便根據需要縮短波長。因此，第二個小磁碟放置在第一個磁碟上，由薄的非磁性層隔開。當這個分離層製造成具有特定的厚度時，兩個盤相互作用易引起盤之間的反鐵磁耦合 - 自旋試圖指向相反的方向 - 這多次減少了發射的自旋波的波長過度。「只有通過這種方式我們才能得出與信息技術相關的結果，」Wintz補充道。
科學家們不僅展示了以這種方式產生的自旋波的短波長，而且還能夠揭示其他波浪特性，這些特性對於未來的應用非常有用。藉助屬於斯圖加特馬克斯普朗克智能系統研究所（位於柏林Helmholtz-Zentrum）的X射線顯微鏡拍攝的高速電影，他們發現可以通過選擇激發頻率。在瑞士的Paul Scherrer研究所也進行了類似的測量。結果與在美國奧克蘭大學專門為該研究開發的理論模型一致。更重要的是，預測了一個顯著的現象，到目前為止還沒有直接在實驗中看到過：它的速度自旋波行程被計算為嚴重依賴於它們的傳播方向（向前或向後） - 另一個點可以使信號處理中的大量應用成為可能。