Новую технологию управления магнитными свойствами материалов, которая в будущем может сделать возможным создание сверхбыстрых вычислительных устройств, потребляющих в 10−100 раз меньше энергии, чем современные аналоги, разработали ученые СГУ в составе научного коллектива. Результаты опубликованы в Applied Physics Letters.
Основной задачей современной спинтроники (перспективного направления электроники, где для передачи информации используется спин электрона вместо его заряда) является электрическое управление магнитными свойствами материалов. Изменение намагниченности посредством электрического поля, а не токов, значительно уменьшает тепловые потери, что является главным недостатком традиционных методов, рассказали в Саратовском государственном университете имени Н. Г. Чернышевского.
Исследователи пояснили, что их разработку можно представить в форме «бутерброда» из двух материалов. Нижний слой — это пьезоэлектрик, который может сжиматься или растягиваться, как мышца, но только под воздействием электрического напряжения. Механические изменения нижнего слоя передаются верхнему магнитному материалу — гематиту (α-Fe₂O₃).
«Мы смогли продемонстрировать, что при подаче напряжения можно значительно изменять частоту антиферромагнитного резонанса — своеобразной “основной ноты”, на которой “звучит” данный магнитный материал», — отметил заместитель директора Научно-исследовательского института механики и физики СГУ Александр Садовников.
Он добавил, что процесс осуществляется без использования токов или изменения магнитных полей — исключительно с помощью электрического поля. Это можно сравнить с настройкой радиоприемника путем простого изменения напряжения сети, а не вращения ручки.
По мнению ученых, практическая значимость работы заключается в создании основы для разработки нового поколения высокоскоростных энергоэффективных устройств обработки информации, функционирующих в гига- и субтерагерцовом диапазонах (магнонных устройств, которые переносят энергию и информацию с помощью тока магнонов, а не электронов). В будущем это может привести к созданию компьютеров и смартфонов, потребляющих в 10−100 раз меньше энергии, чем современные.
Работа выполнена при поддержке гранта Российского научного фонда (РНФ № 23−79−30027) и согласуется со стратегическими целями в рамках федеральной программы «Приоритет-2030».
Фото: hi-tech.mail.ru