Вперше фізики спостерігали, що при створенні мікрохвильових сигналів даних може виникати своєрідний «обертон». При цьому в так званому спін-хвильовому осциляторі відбувається раптовий стрибок частот і виникають хвилі з суттєво вищою частотою, ніж основна. Цей спін-хвильовий обертон раніше передбачили теоретично, але дотепер не отримували жодних його експериментальних доказів.

 


Кольорові смуги позначають скачки частоти спінових хвиль. Зображення: Universität Göteborg.

 

Аби створити мікрохвилі для безпровідникового перенесення даних, часто використовують так звані спін-хвильові генератори. Вони складаються з одного немагнітного шару, затиснутого між двома по-різному поляризованими магнітними шарами. Якщо прикласти до нього напругу, в матеріалі виникають спінові хвилі: спіни атомів змінюються за хвилеподібною схемою. У другому магнітному шарі ці коливання призводять до утворення мікрохвиль.

 

Проте вчені на чолі з Йоганом Акерманом (Johan Åkerman) з Гетеборзького університету нещодавно помітили цілком іншу поведінку такого спінтронного коливання. Поступове підвищення напруги в одному з розроблених вченими осциляторів спровокувало два раптових стрибки частоти спінових хвиль. Так, основна частота зросла майже на 12 гігагерців, а потім ще раз – на 20 гігагерців. Що ж сталося?

 

Фізики описують явище як своєрідний обертон спінових хвиль. Як і в музиці, це означає, що на основні коливання наклалися додаткові хвилі з вищою частотою. «Скрипаль створює такі обертони, коли пальцем заглушує основну частоту струни», – пояснив Акерман. В результаті чути делікатні обертони.

 

Те, що такі обертони мають і спінові хвилі, ще 20 років тому теоретично передбачив фізик Джон Слончевський. «Проте цього ніколи експериментально не досліджували і не доводили – дотепер, – сказав Акерман. – Наш експеримент тепер засвідчує, що можливо продукувати різні обертони у спінтроних осцитяторах».

 

Ці обертони досягають довжини 120 нанометрів на першому рівні і 74 нанометри на другому рівні. Так, цей феномен здається екзотичним – проте має цілком практичне застосування: «Ці спінові хвилі вищого порядку дають змогу створити екстремально швидкі і великі стрибки частоти, а це може суттєво підвищити швидкість передачі даних безпровідникових комунікаційних систем», – пояснив Акерман. Тож потенціал – неймовірний.



Зображення:  Pobytov/ iStock.

 


Nadja Podbregar
Spin-Obertöne für schnellere Datenübertragung?
University of Gothenburg, 10/01/2019
Зреферувала С. К.

 

14.01.2019