Twistroniikalla altermagnetismia tuottaen

Äskettäin julkaistu tutkimus osoittaa uuden ja mahdollisesti energiatehokkaamman tavan siirtää informaatiota elektronisissa järjestelmissä, kuten tietokoneissa ja puhelimissa, ilman sähkövirtoja tai ulkoisia magneettikenttiä.

Spintroniikan alaan kuuluvassa uudessa tutkimuksessa KTH Royal Institute of Technologyn tutkijat ja kansainväliset yhteistyökumppanit osoittavat, että tietyt magneettiset signaalit eli altermagneettiset magnonit voisivat olla hyödyllisiä tulevaisuuden tietoteknologioille, jotka siirtävät informaatiota ilman sähkövarausta, sanoo Anna Delin, professori KTH:n kuninkaallisessa teknillisessä korkeakoulussa.

Koska magnonit siirtävät informaatiota kuljettamatta sähkövarausta, ne voivat tehdä sen paljon pienemmällä energiahäviöllä.

Jotta magnonit olisivat kuitenkin hyödyllisiä todellisissa teknologioissa, eri magneettisten signaalien on käyttäydyttävä eri tavalla, jotta informaatiota voidaan hallita ja ohjata. Tämän erottelun saavuttaminen on tyypillisesti vaatinut voimakkaita magneettikenttiä tai monimutkaisia materiaalirakenteita, jotka lisäävät kustannuksia, tehonkulutusta ja suunnittelurajoituksia.

Uusi tutkimus osoittaa paljon yksinkertaisemman reitin.

Työssään tutkijat keskittyivät altermagneettisen käyttäytymisen saavuttamiseen – tilanteeseen, jossa materiaalilla ei ole kokonaisuudessaan magneettisuutta, mutta se erottaa sisäisesti magneettiset signaalit, jotta niiden reittejä voidaan ohjata. Käytännössä tämä tarkoittaa, että materiaali itse määrittelee, miten magneettinen informaatio virtaa.

Käyttäen edistyneitä tietokonesimulaatioita, tiimi tutki van der Waalsin antiferromagneetteja, atomien ohuiden magneettisten materiaalien perhettä, joiden kerroksia voidaan pinota ja kiertää suurella tarkkuudella. He havaitsivat, että kiertämällä yhtä kerrosta toiseen nähden materiaalin sisällä oleva symmetria muuttuu juuri oikealla tavalla, jolloin syntyy vahva ja hallittavissa oleva altermagneettinen käyttäytyminen.

”Osoitamme, että tämä käyttäytyminen voi olla epätavallisen voimakasta eikä se ole riippuvainen ulkoisista magneettikentistä tai myrkyllisistä, kriittisistä tai harvinaisista alkuaineista”, Delin sanoo. ”Tämä tekee siitä houkuttelevan alustan uusien tapojen tutkimiseen informaation tehokkaampaan siirtämiseen.”

Tutkimuksen pääkirjoittaja, KTH:n postdoc-tutkija Qirui Cui, sanoo, että vaikka tutkimus ei kuvaa valmista elektronista laitetta, se tarjoaa selkeän fyysisen esityksen siitä, miten magneettisia signaaleja kuljettavaa tietoa voidaan tuottaa ja hallita pelkästään materiaalisuunnittelun avulla.

”Tulokset tarjoavat uuden pohjan tulevalle tutkimukselle, joka koskee vähän energiaa kuluttavia tietoteknologioita, jotka voisivat täydentää perinteistä elektroniikkaa”, hän sanoo.

Aheesta aiemmin:

Vaihtomuunnos altermagneetissa

Kiertymällä ohjattu magnetismi kasvaa moiré-efektin ulkopuolelle