Le développement des puces est compliqué par l'augmentation des températures dans les appareils électroniques modernes à base de matériaux semi-conducteurs. Par conséquent, le développement de circuits intégrés (CI) à ondes de spin pouvant effectuer un traitement de l'information en manipulant le spin, plutôt que des mouvements d'électrons produisant de la chaleur, a attiré l'attention. Au sein de ce domaine, les ondes de spin transmises à travers un film isolant magnétique démontrent une faible perte d'énergie et permettent une transmission à longue distance. D'autre part, afin de transmettre des ondes de spin à l'intérieur d'un film isolant magnétique, il était auparavant nécessaire de fixer des aimants permanents relativement gros au film isolant magnétique, ce qui était un problème pour réaliser des circuits intégrés à ondes de spin.

Taichi Goto de l'Université de technologie de Toyohashi et Caroline Ross du Massachusetts Institute of Technology et d'autres ont collaboré pour créer un film de grenat de fer et d'yttrium monocristallin (YIG) en tant qu'isolant magnétique sur plusieurs substrats, et transmettre les ondes de spin. Ensuite, ils ont étudié l'influence de l'amplitude de la contrainte dans le film isolant magnétique sur une onde de spin. Par conséquent, ils ont trouvé que si l'amplitude de la contrainte est grande, les ondes de spin sont transmises même si les aimants permanents attachés sont faibles. C'est parce que s'il y a une contrainte dans le film isolant magnétique, cela a le même effet que de placer des aimants permanents faibles à proximité immédiate.

Selon le professeur adjoint Goto, « YIG est l'un des matériaux les plus remarquables de ces derniers temps, et de nouveaux appareils et de nouveaux phénomènes utilisant cette technologie, y compris les ondes de spin, sont découverts les uns après les autres. Parmi ces découvertes, nous sommes leader mondial dans le développement de circuits intégrés à ondes de spin utilisant YIG. Autrefois, la relation entre la réponse magnétique statique créée par le stress et la réponse dynamique qui indique le comportement des ondes de spin dans le film YIG n'était pas bien comprise. Cet important élément de développement était ce que nous voulions mettre en place avec cette recherche. »

Takuya Yoshimoto, chercheur à la Société japonaise pour la promotion de la science (JSPS), qui a travaillé à la formation des échantillons, mentionné, "Cette recherche a abouti à une équation qui représente la relation entre la contrainte et les ondes de spin dans les films isolants magnétiques. Ce n'est pas seulement une étape très importante vers la réalisation de circuits intégrés à ondes de spin, mais accélère également la R&D sur les propriétés magnétiques à haute fréquence dans la bande GHz y compris les ondes de spin et les matériaux magnétiques aux échelles nano et micro."

Dans cette recherche, un film mince YIG d'une épaisseur d'environ 100 nm a été formé sur trois substrats de grenat de même structure de grenat que le YIG mais de constantes de maille différentes par dépôt laser pulsé, et a été utilisé pour étudier la structure cristalline, tension cristalline, et l'amplitude des contraintes. Une paire d'électrodes pour exciter et détecter les ondes de spin a été formée sur le YIG fabriqué en utilisant la lithographie par faisceau d'électrons, et la relation entre le champ magnétique externe et la fréquence de propagation de l'onde de spin a été mesurée. L'équation de dispersion de l'onde de spin incluant le changement d'anisotropie magnétique dû à la déformation cristalline a été calculée, et il a été confirmé que les résultats calculés étaient presque égaux aux résultats mesurés. Aussi, en changeant l'amplitude de la déformation générée, la taille de l'aimant nécessaire pour exciter l'onde de spin a pu être réduite d'environ 2,5 fois par rapport au cas sans contrainte. Par conséquent, l'ensemble du circuit intégré à onde de spin peut être miniaturisé, et le dispositif peut être fabriqué sur une puce. À l'avenir, l'équipe de recherche appliquera le dispositif d'interférence de phase multi-entrées/sorties à ondes de spin de cette technique à de vrais dispositifs à ondes de spin, dans le but initial de démontrer la fonction d'un circuit intégré à onde de spin fabriqué sur une puce.