Spinaaltoja tulevaisuuden tietojenkäsittelyyn

Sähkövirran käytöllä tietojenkäsittelyssä on lämmöntuottonsa takia edessään kovia haasteita. Fyysikot ovatkin etsineet vaihtoehtoa spinaaltojen (Magnonit) parista, jotka voisivat korvata liikkuvat varaukset tulevaisuuden informaation kantajina.

Perinteisesti spinaaltoja tuotetaan pienillä metalliantenneilla, kun niitä ohjataan suurtaajuisella vaihtovirralla. Nykytekniikoilla ei kuitenkaan ole mahdollista tehdä aallonpituuksia nanometrien mittakaavassa.

Nyt tutkijat ovat onnistuneet ensimmäistä kertaa tuottamaan spinaaltoja niin lyhyinä aallonpituuksina, että niillä on potentiaalia tulevaisuuden tietojenkäsittelyn sovelluksiin.

Tutkijat Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorfista (HZDR), Paul Scherrer instituutista Sveitsistä ja Oaklandin yliopistosta Yhdysvalloista onnistuivat synnyttämään nanometrisiä spinaaltoja aivan uudella tavalla.

Kuten luonnollisesti muodostetussa antennissa, tutkijat käyttävät magneettisen pyörteen keskustaa, joka tuotetaan ohuessa ferromagneettisessa levyssä. Levyn rajallisesta koosta johtuen spinit eivät kaikki asetu rinnakkain kuten normaalisti vaan sijaitsevat pitkin levyn ympyröivää tasoa.

Tämä puolestaan pakottaa spinejä pienellä alueella levyn keskellä menemään pystyyn ja siten, osoittamaan poispäin levyn pinnasta. Kun tämä keskialue altistetaan vuorottelevalle magneettikentälle saadaan aikaan spinaalto.

Kun levyn päälle asetetaan vielä tietyn paksuinen erottava kerros yhdessä ne saavat aikaan antimagneettisen kytkennän levyjen välillä. Tällöin spinit yrittävät osoittaa vastakkaisiin suuntiin mikä vähentää emittoitujen spinaaltojen aallonpituutta edelleen moninkertaisesti.

Lisäksi tutkijat osoittivat, että aallonpituutta voidaan säätää tarkasti viritystaajuuden valinnalla. Edelleen, nopeus jolla spinaallot kulkevat, laskettiin olevan erittäin riippuvainen niiden etenemisen suunnasta (eteen tai taaksepäin) - toinen ominaisuus, joka voisi mahdollistaa useita sovelluksia signaalinkäsittelyssä.

Aiheesta aiemmin:

Spinaallot hyötykäyttöön