Новую технологию, позволяющую управлять магнитными свойствами материалов, разработали ученые СГУ. Она может в будущем привести к созданию сверхбыстрых вычислительных устройств, которые будут потреблять в 10−100 раз меньше энергии, чем современные устройства. Результаты опубликованы в журнале Applied Physics Letters.
Ключевой задачей современной спинтроники является электрическое управление магнитными свойствами материалов, что позволяет передавать информацию с использованием спина электрона, а не его заряда. Изменение намагниченности при помощи электрического поля, а не токов, существенно снижает тепловые потери, что является основным недостатком традиционных технологий, отметили в Саратовском государственном университете имени Н. Г. Чернышевского.
Ученые представили свою разработку в виде «бутерброда» из двух слоев. Нижний слой — пьезоэлектрик, который может сжиматься или растягиваться под воздействием лишь электрического напряжения. Механические изменения нижнего слоя передаются верхнему магнитному материалу — гематиту (α-Fe₂O₃).
«Мы смогли продемонстрировать, что при подаче напряжения возможна значительная (до 10%) модификация частоты антиферромагнитного резонанса — своеобразной “основной ноты”, на которой “звучит” данный магнитный материал», — сообщил заместитель директора Научно-исследовательского института механики и физики СГУ Александр Садовников.
Он добавил, что процесс проходит без использования токов или изменения магнитных полей — исключительно за счет электрического поля. Это можно сравнить с настройкой радиоприемника через изменение напряжения, а не с помощью вращения ручки.
По мнению исследователей, значимость работы заключается в создании основы для нового поколения высокоскоростных и энергоэффективных устройств обработки информации, функционирующих в гига- и субтерагерцовом диапазонах (магнонные устройства, которые передают энергию и информацию через ток магнонов, а не электронов). В будущем это может привести к созданию компьютеров и смартфонов с потреблением энергии в 10−100 раз меньшим, чем у современных моделей.
Работа выполнена при поддержке гранта Российского научного фонда (РНФ № 23−79−30027) и соответствует стратегическим целям в рамках федеральной программы «Приоритет-2030».
Фото: hi-tech.mail.ru