Обнаружен новый механизм управления спин-решеточным взаимодействием с использованием ультракоротких терагерцовых частот

Этот механизм может открыть новые и элегантные способы управления распространением спиновых волн и тем самым сделать важный шаг к концептуально новым технологиям обработки данных в будущем. Результаты опубликованы в журнале Science.

В настоящее время магнитная запись данных является доминирующей технологией хранения данных. Подсчитано, что вскоре более 7% мирового производства энергии будет расходоваться на центры хранения данных.

Следовательно, существует острая потребность в разработке новых технологий для обработки и хранения данных с использованием сверхбыстрых процессов с низким энергопотреблением.

Спин-решеточное взаимодействие играет решающую роль в процессах магнитной записи, где спин — это элементарный магнитный момент электрона, управление ориентацией которого (вверх и вниз) лежит в основе современных бинарных компьютерных систем.

В своем исследовании ученые использовали специальные антиферромагнетики — материалы, в которых упорядоченные спины электронов выстраиваются по регулярной схеме, а соседние спины направлены в противоположные стороны.

Коллективное движение спинов в этих материалах, так называемые спиновые волны, обычно в 10 раз быстрее, чем их аналоги в традиционных ферромагнитных материалах.

В отличие от электронов такие спиновые волны практически не взаимодействуют с кристаллической решеткой и поэтому могут без потерь распространяться на микроскопические расстояния.

В будущем спинтроника может заменить традиционную электронику и функционировать как носитель информации в магнитном материале.

Это открывает возможности для гораздо более быстрой и эффективной обработки данных. В то же время слабое взаимодействие затрудняет контроль за распространением спиновых волн.

Затем ученые «управляют» спин-решеточной связью, применяя ультракороткий терагерцовый импульс.

Доктор Евгений Машкович, старший научный сотрудник группы оптических конденсированных сред в Институте экспериментальной физики Кельнского университета, сказал, что

«Мы показали, что теперь можем управлять взаимодействием между решеточными и спиновыми волнами и, более того, сделать его сильным взаимодействием. Я считаю, что это открытие — важный шаг к концептуально новым технологиям сверхбыстрой обработки данных и эффективного хранения данных в будущем».