Dans le domaine émergent de la spintronique magnon, les chercheurs cherchent à transporter et à traiter l'information au moyen de courants de spin de magnon. Contrairement aux courants électriques, sur lesquelles reposent les technologies de l'information d'aujourd'hui, les courants de spin de magnon conduisent les impulsions magnétiques. Ceux-ci sont médiés par des ondes magnétiques, ou magnons, qui se propagent à travers des matériaux magnétiques. Un élément fondamental de la spintronique magnon est la logique magnon, par lequel les opérations logiques sont traitées par la superposition de courants de spin.

Une équipe internationale de physiciens de l'Université Johannes Gutenberg de Mayence (JGU) et de l'Université de Constance en Allemagne et de l'Université du Tohoku à Sendai, Japon, a récemment réussi à ajouter un élément supplémentaire au jeu de construction de la logique magnon. Dans une structure dite vanne de spin comportant plusieurs ferroaimants, il a été possible de démontrer que l'efficacité de détection des courants de magnon dépend de la configuration magnétique de l'appareil. Généralement, cela permet aux chercheurs de contrôler la transmission ou le blocage des informations entrantes. Les travaux de recherche ont été publiés dans la revue en ligne Communication Nature avec un membre de la Graduate School of Excellence Materials Science de Mayence (MAINZ) basée à JGU comme premier auteur.

L'objectif essentiel de la spintronique magnon est de remplacer la charge électrique comme support d'information par des magnons. Entre autres, les magnons offrent la possibilité d'un calcul basé sur les ondes, qui offre plus d'options pour le traitement logique des données. Les magnons se propagent en outre dans des isolants magnétiques avec des pertes comparativement faibles, ce qui ouvre la perspective de la mise en œuvre d'une meilleure efficacité énergétique de l'informatique.

La structure de valve de spin étudiée est un système tricouche comprenant le ferromagnétique isolant yttrium fer grenat (YIG), l'oxyde de cobalt(II) antiferromagnétique isolant (CoO), et le cobalt ferromagnétique métallique (Co) :YIG/CoO/Co. Grâce aux champs magnétiques oscillants des micro-ondes irradiées, la rotation volontaire de l'aimantation YIG est induite, qui émet un courant de spin magnon dans le CoO. Dans la couche de Co métallique, le courant de spin magnon est converti en courant de charge en raison de l'effet Hall de spin inverse, et est ainsi détecté.

Un dispositif de type interrupteur transmet ou supprime le courant magnon en tant que signal électrique

L'expérience a démontré que l'amplitude du signal détecté dépend fortement de la configuration magnétique de la valve de spin. Dans le cas d'un alignement antiparallèle de l'aimantation YIG et Co, l'amplitude du signal est d'environ 120 pour cent plus grande que dans l'état parallèle. La commutation répétitive de la magnétisation Co a en outre révélé la robustesse de l'effet et également son aptitude à un fonctionnement à long terme. "Tout à fait, cet effet permet dans une certaine mesure la mise en œuvre d'un dispositif de type interrupteur, qui supprime ou transmet le courant magnon sous forme de signal électrique, " a déclaré Joël Cramer, premier auteur de l'article et membre de la Graduate School of Excellence Materials Science de Mayence. "Le résultat de notre expérience est un effet qui pourrait trouver une application dans les opérations prospectives de logique magnon, apportant ainsi une contribution essentielle au domaine de la spintronique magnon, " ajouta Cramer.