No campo emergente da spintrônica magnônica, os pesquisadores buscam transportar e processar informações por meio das chamadas correntes de spin magnon. Em contraste com as correntes elétricas, em que a tecnologia da informação de hoje é baseada, as correntes de spin magnético conduzem momentos magnéticos. Estes são mediados por ondas magnéticas, ou magnons, que se propagam através de materiais magnéticos. Um bloco de construção fundamental da spintrônica magnônica é a lógica magnônica, pelo qual as operações lógicas são processadas pela superposição de correntes de spin.

Uma equipe internacional de físicos da Johannes Gutenberg University Mainz (JGU) e da University of Konstanz na Alemanha e da Tohoku University em Sendai, Japão, recentemente conseguiu adicionar mais um elemento ao conjunto de construção da lógica magnon. Em uma chamada estrutura de válvula de spin que compreende vários ferromagnetos, foi possível demonstrar que a eficiência de detecção de correntes magnônicas depende da configuração magnética do dispositivo. Geralmente, isso permite que os pesquisadores controlem a transmissão ou o bloqueio das informações que chegam. O trabalho de pesquisa foi publicado no jornal online Nature Communications com um colega da Escola de Pós-Graduação de Excelência em Ciência dos Materiais em Mainz (MAINZ) como primeiro autor.

O objetivo essencial da spintrônica magnônica é substituir a carga elétrica como portadora de informações pelos magnons. Entre outras coisas, magnons oferecem a possibilidade de computação baseada em ondas, que oferece mais opções para processamento lógico de dados. Além disso, os magnons se propagam em isoladores magnéticos com perdas comparativamente pequenas, que abre a perspectiva da implementação de uma melhoria da eficiência energética do processamento de dados.

A estrutura da válvula de spin investigada é um sistema de três camadas que compreende o isolante ferromagneto ítrio ferro granada (YIG), o óxido de cobalto (II) (CoO) antiferroímã isolante, e o ferromagneto metálico cobalto (Co):YIG / CoO / Co. Por meio dos campos magnéticos oscilantes de microondas irradiadas, a rotação deliberada da magnetização YIG é induzida, que emite uma corrente de spin magnon no CoO. Na camada metálica de Co, a corrente de spin magnon é convertida em uma corrente de carga devido ao chamado efeito Hall de spin inverso, e é assim detectado.

Dispositivo semelhante a um interruptor para frente ou suprime a corrente do magnon como sinal elétrico

O experimento demonstrou que a amplitude do sinal detectado depende fortemente da configuração magnética da válvula de spin. No caso de alinhamento antiparalelo da magnetização YIG e Co, a amplitude do sinal é aproximadamente 120 por cento maior do que no estado paralelo. O chaveamento repetitivo da magnetização de Co revelou ainda mais a robustez do efeito e também sua adequação para operação de longa duração. "Completamente, este efeito, até certo ponto, permite a implementação de um dispositivo tipo switch, que suprime ou encaminha a corrente do magnon como um sinal elétrico, "disse Joel Cramer, primeiro autor do artigo e membro da Graduate School of Excellence Materials Science em Mainz. "O resultado de nosso experimento é um efeito que pode encontrar aplicação em operações de lógica magnônica prospectivas, rendendo assim uma contribuição essencial para o campo da spintrônica magnon, "Cramer acrescentou.