Un groupe de chercheurs a potentiellement développé un moyen de contrôler les ondes de spin en créant un motif hexagonal de disques de cuivre sur un isolant magnétique. Cette avancée devrait conduire à une plus grande efficacité et à une miniaturisation des appareils de communication dans des domaines tels que l'intelligence artificielle et la technologie d'automatisation.
Les détails de l'étude ont été publiés dans la revue Physical Review Applied. le 30 janvier 2024.
Dans un matériau magnétique, les spins des électrons sont alignés. Lorsque ces spins subissent un mouvement coordonné, ils génèrent une sorte d’ondulation dans l’ordre magnétique, appelée ondes de spin. Les ondes de spin génèrent peu de chaleur et offrent de nombreux avantages pour les appareils de nouvelle génération.
La mise en œuvre d’ondes de spin dans des circuits semi-conducteurs, qui reposent traditionnellement sur des courants électriques, pourrait réduire la consommation d’énergie et favoriser une intégration élevée. Puisque les ondes de spin sont des ondes, elles ont tendance à se propager dans des directions aléatoires à moins d’être contrôlées par des structures ou d’autres moyens. En tant que tels, des éléments capables de générer, propager, superposer et mesurer des ondes de spin sont développés de manière compétitive dans le monde entier.
"Nous avons exploité la nature ondulatoire des ondes de spin pour contrôler directement leur propagation", souligne Taichi Goto, professeur agrégé à l'Institut de recherche sur les communications électriques de l'Université de Tohoku et co-auteur de l'article. "Nous y sommes parvenus en développant d'abord un excellent matériau isolant magnétique appelé film de grenat magnétique, qui présente de faibles pertes d'ondes de spin. Nous avons ensuite disposé périodiquement de petits disques de cuivre d'un diamètre inférieur à 1 mm sur ce film."
En disposant des disques de cuivre selon un motif hexagonal ressemblant à des flocons de neige, Goto et ses collègues ont pu refléter efficacement les ondes de spin. De plus, en faisant tourner le cristal magnonique (illustré sur la figure 2) et en modifiant l'angle d'incidence des ondes de spin, les chercheurs ont révélé que la fréquence à laquelle la bande interdite magnonique se produit reste largement inchangée dans la plage de 10 à 30 degrés. Cela suggère le potentiel du cristal magnonique bidimensionnel pour contrôler librement la direction de propagation des ondes de spin.
"À ce jour, il n'y a eu aucune confirmation expérimentale de changements dans l'angle d'incidence de l'onde de spin pour un cristal magnonique bidimensionnel comprenant un isolant magnétique et des disques de cuivre, ce qui en fait le premier rapport au monde", explique Goto.
Pour l’avenir, l’équipe espère démontrer le contrôle de la direction des ondes de spin à l’aide de cristaux magnoniques bidimensionnels et développer des composants fonctionnels utilisant cette technologie.
Plus d'informations : Kanta Mori et al, Modes cristallins magnoniques bidimensionnels dépendants de l'orientation dans un guide d'ondes ferrimagnétique à très faible amortissement contenant des réseaux hexagonaux repositionnés de disques de Cu, Physical Review Applied (2024). DOI : 10.1103/PhysRevApplied.21.014061
Fourni par l'Université du Tohoku
