Door een supergeleidende elektrode bovenop een dunne magneet te plaatsen, wordt het mogelijk zogenaamde ‘spingolven’ in de magneet te manipuleren en te controleren door simpelweg de temperatuur van de elektrode te veranderen. Dit resultaat, van kwantumfysici van de Technische Universiteit Delft in Nederland, zou de ontwikkeling van spintronische apparaten kunnen bevorderen, die zowel de spin van een elektron als zijn lading benutten.

Spingolven zijn collectieve oscillaties van magnetische orde in magnetische materialen, en ze zijn veelbelovend voor de spintronica, omdat ze in sommige media met zeer weinig verlies millimeters of zelfs centimeters kunnen reizen. Dit betekent dat ze elektrische signalen over lange afstanden kunnen verzenden en tegelijkertijd minder energie verbruiken dan conventionele elektronica. Ze kunnen ook worden gemanipuleerd om veel berekeningen of bewerkingen uit te voeren voordat het signaal ervan wegsterft, wat belangrijk is voor praktische apparaten.

Het grootste probleem met spingolven is dat ze moeilijk te controleren zijn. Echter, onderzoekers geleid door Toeno van der Sar en Michaël Borst hebben nu aangetoond dat dit mogelijk is in een magnetische dunne film met behulp van een supergeleider. In hun onderzoek, waarin ze beschrijven Wetenschap, ze begonnen met een chip bedekt met een dunne magnetische film van yttrium-ijzer-granaat (YIG). Bovenop deze film plaatsten ze een gouden elektrode, die ze gebruikten om spingolven in de YIG op te wekken. Vervolgens plaatsten ze een supergeleidende elektrode naast de gouden elektrode en bestudeerden hoe de spingolven zich daaronder voortbewogen.

Controleren waar en hoe de spingolven zich voortplanten

Hoewel de theorie voorspelt dat normale (niet-supergeleidende) metaalelektroden de golflengte en voortplanting van spingolven zouden moeten kunnen controleren, onthulde het eerdere werk van de groep dat dergelijke elektroden "voornamelijk spingolven dempen en deze controle helemaal niet bieden", Borst legt uit. Hij en zijn collega's waren dus erg geïnteresseerd om erachter te komen of een supergeleider een ander resultaat zou opleveren – en dat gebeurde ook.

“Om de elektrode supergeleidend te laten worden, hebben we de chip afgekoeld tot onder de 9 K en toen dat zo werd, zagen we plotseling een dramatische verandering in de spingolflengte”, zegt Borst. “We ontdekten dat we deze golflengte nauwkeurig konden afstemmen door de temperatuur van de elektrode te veranderen. En door een temperatuurgradiënt in de elektrode te creëren, konden we bepalen waar en hoe de spingolven zich voortplanten.”

Het monitoren van de voortplanting

Een grote uitdaging die het team moest overwinnen, was het vinden van een manier om te monitoren hoe spingolven zich onder de elektrode voortplanten. Dit is geen gemakkelijke taak, maar de onderzoekers hebben dit aangepakt door een unieke magnetische veldsensor te creëren op basis van elektronenspins in diamant, waarmee ze de spingolven direct kunnen waarnemen. “Dit is een krachtige techniek die in de toekomst zeker van pas zal komen bij het karakteriseren van complexere, met metaal bedekte spin-wave-apparaten”, vertelt Borst. Natuurkunde wereld.

Volgens de Team van de Technische Universiteit Delftzou het nieuwe werk het mogelijk kunnen maken om vele soorten spin-golfcircuits en apparaten te creëren, zoals spin-golfholtes op de chip, spin-golfreflectoren en spin-golfroosters.

“Interessant genoeg kunnen we ook meer te weten komen over belangrijke eigenschappen van de supergeleider door deze golven te bestuderen”, zegt Borst. “We hebben dit inderdaad aangetoond door een dergelijke fundamentele parameter, de Londense penetratiediepte van de supergeleider (de diepte waarop een extern magnetisch veld in een supergeleider doordringt), in kaart te brengen als een functie van de temperatuur.”

Vooruitkijkend werken de onderzoekers nu aan manieren om echte spin-wave-apparaten te ontwikkelen en te bestuderen hoe de supergeleider interageert met verschillende soorten spin-golven. "We willen ook onze controle over de voortplanting van spingolven vergroten door complexe temperatuurgradiënten in de supergeleidende elektrode te introduceren", zegt Borst.

• Door SEO aangedreven content en PR-distributie. Word vandaag nog versterkt.
• PlatoData.Network Verticale generatieve AI. Versterk jezelf. Toegang hier.
• PlatoAiStream. Web3-intelligentie. Kennis versterkt. Toegang hier.
• PlatoESG. carbon, CleanTech, Energie, Milieu, Zonne, Afvalbeheer. Toegang hier.
• Plato Gezondheid. Intelligentie op het gebied van biotech en klinische proeven. Toegang hier.
• Bron: https://physicsworld.com/a/superconducting-electrode-controls-spin-waves-in-a-magnet/