Des chercheurs utilisent un antiferromagnétique synthétique à l’échelle nanométrique pour basculer la dynamique de spin non linéaire – Technoguide

Des chercheurs de l’Université de Californie à Riverside ont utilisé un antiferromagnétique synthétique à l’échelle nanométrique pour contrôler l’interaction entre les magnons – une recherche qui pourrait 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 écoénergétiques, la recherche en spintronique utilise la dynamique de spin – les fluctuations des spins d’électrons – pour traiter l’information. Les magnons, les unités de mécanique quantique des fluctuations de spin, interagissent les uns avec les autres, conduisant à des caractéristiques non linéaires de la dynamique du spin. Ces non-linéarités jouent un rôle central dans la mémoire magnétique, les oscillateurs de couple de spin et de nombreuses autres applications spintroniques.

Par exemple, dans le domaine émergent des réseaux neuromorphiques magnétiques – une technologie qui imite le cerveau – les non-linéarités sont essentielles pour régler la réponse des neurones magnétiques. De plus, dans un autre domaine de recherche frontalier, la dynamique de spin non linéaire peut devenir instrumentale.

«Nous prévoyons que les concepts d’information quantique et de spintronique se consolideront dans des systèmes quantiques hybrides», a déclaré Igor Barsukov, professeur adjoint au Département de physique et d’astronomie qui a dirigé l’étude qui apparaît dans Applied Materials & Interfaces. “Nous devrons contrôler la dynamique de spin non linéaire au niveau quantique pour atteindre leur fonctionnalité.”

Barsukov a expliqué que dans les nanomagnets, qui servent de blocs de construction à de nombreuses technologies spintroniques, les magnons présentent des niveaux d’énergie quantifiés. L’interaction entre les magnons suit certaines règles de symétrie. L’équipe de recherche a appris à concevoir l’interaction des magnons 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 choisi la deuxième approche.

«La modification de la symétrie des magnons est l’approche la plus difficile mais aussi la plus conviviale pour les applications», a déclaré Arezoo Etesamirad, premier auteur du document de recherche et étudiant diplômé du laboratoire de Barsukov.

Dans leur approche, les chercheurs ont soumis un nanomagnet à un champ magnétique qui montrait une non-uniformité à des échelles de longueur nanométrique caractéristiques. Ce champ magnétique non uniforme à l’échelle nanométrique lui-même devait provenir d’un autre objet à l’échelle nanométrique.

Pour une source d’un tel champ magnétique, les chercheurs ont utilisé un antiferromagnet synthétique à l’échelle nanométrique, ou SAF, composé de deux couches ferromagnétiques avec une orientation de spin antiparallèle. Dans son état normal, le SAF ne génère pratiquement aucun champ parasite – le champ magnétique entourant le SAF, qui est très petit. Une fois qu’il subit la soi-disant transition spin-flop, les spins deviennent inclinés et le SAF génère un champ parasite avec non uniformité à l’échelle nanométrique, si nécessaire. Les chercheurs ont basculé le SAF entre l’état normal et l’état de spin-flop de manière contrôlée pour activer et 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. “C’est un résultat très prometteur, qui pourrait être utilisé pour concevoir un couplage magnon cohérent dans les systèmes d’information quantique, créer des états dissipatifs distincts dans les réseaux magnétiques neuromorphiques et contrôler de grands régimes d’excitation dans les dispositifs à couple de spin.”

Source de l’histoire:

Matériel fourni par l’Université de Californie – Riverside. Original écrit par Iqbal Pittalwala. Remarque: le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.

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