Les chercheurs utilisent un antiferromagnétique synthétique à l’échelle nanométrique pour commuter la dynamique de spin non linéaire


Les chercheurs utilisent un antiferromagnétique synthétique à l'échelle nanométrique pour commuter la dynamique de spin non linéaire

Les doctorants Arezoo Etesamirad (assis) et Rodolfo Rodriguez (à droite) peuvent être vus ici avec leur conseiller Igor Barsukov. Crédit photo: Laboratoire Barsukov, UC Riverside.

Des de l’Université de Californie à Riverside ont utilisé un antiferromagnétique à l’échelle nanométrique pour contrôler l’interaction entre les magnons – des recherches qui pourraient conduire à des ordinateurs plus rapides et plus écoénergétiques.

Dans les ferromagnétiques, les spins d’électrons pointent dans la même direction. Pour rendre les futures technologies informatiques plus rapides et plus économes en énergie, la recherche en spintronique utilise la dynamique de – les fluctuations des spins d’électrons – pour traiter l’information. Les magnons, les unités mécaniques quantiques des fluctuations de spin, interagissent les uns avec les autres et conduisent à des caractéristiques non linéaires de la dynamique du spin. Ces non-linéarités jouent un rôle central dans les mémoires magnétiques, les oscillateurs à couple de spin et de nombreuses autres applications spintroniques.

Par exemple, dans le domaine émergent des réseaux neuromorphiques magnétiques – une qui imite le cerveau – les non-linéarités sont essentielles pour régler la réponse des neurones magnétiques. La dynamique de spin non linéaire peut également jouer un rôle important dans un autre domaine de recherche.

« Nous prévoyons que les concepts d’information quantique et de spintronique se consolideront dans les systèmes quantiques hybrides », a déclaré Igor Barsukov, professeur assistant à l’Institut de physique et d’astronomie qui a dirigé l’étude, qui apparaît dans Matériaux appliqués et interfaces. « Nous devons contrôler la dynamique de spin non linéaire au niveau quantique pour atteindre sa fonctionnalité. »

Barsukov a expliqué que dans les nanomagnets, qui servent de blocs de construction à de nombreuses technologies spintroniques, les magnons ont quantifié les niveaux d’énergie. L’interaction entre les magnons suit certaines règles de symétrie. L’équipe de recherche a appris à construire l’interaction magnon et a identifié deux approches pour atteindre la non-linéarité: briser la symétrie de la configuration de spin du nanomagnet; et modifier la symétrie des magnons. Ils ont adopté la deuxième approche.

«Changer la symétrie des magnons est l’approche la plus difficile mais aussi la plus conviviale», a déclaré Arezoo Etesamirad, auteur principal du document de recherche et doctorant au laboratoire de Barsukov.

Dans leur approche, les chercheurs ont exposé un nanomagnet à un champ magnétique qui présentait des irrégularités sur des échelles de longueur nanométrique caractéristiques. Ce champ magnétique non uniforme à l’échelle nanométrique lui-même doit provenir d’un autre objet à l’échelle nanométrique.

Pour une source d’un tel champ magnétique, les chercheurs ont utilisé un antiferromagnétique synthétique à l’échelle nanométrique (SAF), qui se compose de deux couches ferromagnétiques avec une orientation de spin antiparallèle. Dans son état normal, le SAF ne génère presque aucun champ parasite – le champ magnétique qui entoure le SAF et est très petit. Dès qu’il passe par la soi-disant transition spin-flop, les spins sont inclinés et le SAF génère un champ parasite avec une non-uniformité dans la plage nano selon les besoins. Les chercheurs ont basculé le SAF entre l’état normal et l’état de spin-flop de manière contrôlée afin d’activer et de désactiver le champ de rupture de symétrie.

«Nous avons pu manipuler le coefficient d’interaction des magnons d’au moins un ordre de grandeur», a déclaré Etesamirad. « Il s’agit d’un résultat prometteur qui pourrait être utilisé pour construire un couplage magnon cohérent dans les systèmes d’information quantique, créer différents états dissipatifs dans les réseaux magnétiques neuromorphiques et contrôler de grands régimes d’excitation dans les dispositifs à couple de spin. »


Les petits aimants révèlent de grands secrets


Plus d’information:
Arezoo Etesamirad et al., Contrôle de l’interaction Magnon à l’aide d’un commutateur nanométrique, Matériaux appliqués et interfaces ACS (2021). DOI: 10.1021 / acsami.1c01562

Fourni par l’Université de Californie – Riverside

Citation: Les chercheurs un antiferromagnétique synthétique à l’échelle nanométrique pour basculer la dynamique de spin non linéaire (2021, 28 avril), qui a été publiée le 28 avril 2021 sur https://phys.org/news/2021-04-nanoscale-synthetic-antiferromagnet- toggle -nonlinear.html a été obtenu

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