Ученые Саратовского государственного университета имени Н.Г. Чернышевского разработали уникальное магнонное устройство, способное эффективно разделять спиновые волны по частотам. Это открытие приближает создание нового поколения вычислительных систем, в которых информация передается не электрическим током, а магнитными колебаниями — спиновыми волнами. Работа опубликована в журнале Physical Review Applied.
Инновационное устройство построено на базе двухслойной структуры из железо-иттриевого граната — материала с крайне низкими потерями при распространении спиновых волн. Разработанный фильтр направляет волны разной частоты в разные слои, что позволяет обрабатывать сразу несколько информационных потоков в одной схеме. Такой подход обещает значительное снижение энергопотребления и рост плотности элементов по сравнению с традиционными кремниевыми чипами.
Принцип действия устройства напоминает работу фотонных кристаллов, управляющих распространением света. За счет различий в магнитных свойствах двух слоев в структуре формируются так называемые запрещенные зоны — частотные интервалы, в которых спиновые волны не распространяются. Это обеспечивает частотно-селективное разделение волн, работающего фильтра.
Нам впервые удалось реализовать частотно-селективное разделение спиновых волн между слоями структуры при комнатной температуре — это как научить магнитные волны самостоятельно выбирать нужный «этаж» в микросхеме будущего.
- Александр Садовников, доцент кафедры открытых систем СГУ
Работа подтверждена экспериментально с помощью установки Бриллюэновской спектроскопии, которая позволяет с нанометровой точностью отслеживать поведение спиновых волн. По словам авторов, их устройство не требует экстремальных условий и потенциально совместимо с существующими технологиями производства микрочипов.
Исследование проводится при поддержке Министерства науки и высшего образования РФ в рамках проекта FSRR 2023-0008 и программы «Приоритет-2030». В дальнейшем команда планирует исследовать радиационную стойкость магнонных структур для использования в космосе, а также приступить к разработке более сложных многоканальных устройств.
Источник: Минобрнауки РФ
Фото: СГУ
