Pesquisadores do Instituto de Física e Tecnologia de Moscou, Instituto Kotelnikov de Rádio Engenharia e Eletrônica, e N.G. A Universidade Estadual Chernyshevsky Saratov demonstrou que os elementos de acoplamento em circuitos lógicos magnônicos são tão cruciais que um guia de onda mal selecionado pode levar à perda de sinal. Os físicos desenvolveram um modelo paramétrico para prever a configuração do guia de ondas que evita a perda de sinal, construiu um protótipo de guia de ondas, e testei o modelo em um experimento. Seu artigo foi publicado no Journal of Applied Physics .

O objetivo básico da pesquisa em lógica magnônica é criar elementos de circuito alternativos compatíveis com a eletrônica existente. Isso significa desenvolver elementos completamente novos, incluindo processadores de sinal mais rápidos com baixo consumo de energia, que poderia ser incorporado na eletrônica atual.

Ao projetar novos dispositivos, vários componentes são integrados uns com os outros. Contudo, os circuitos magnônicos dependem de guias de ondas magnéticas em vez de fios para isso. Os pesquisadores conjeturaram anteriormente que os guias de onda poderiam ter um efeito adverso na intensidade do sinal na transmissão de um componente para outro.

O estudo recente dos físicos russos mostrou que os guias de onda têm um efeito maior do que o previsto. Na verdade, Acontece que uma geometria de guia de onda mal escolhida pode resultar na perda total do sinal. A razão para isso é a interferência da onda de spin. Os guias de onda são componentes extremamente em miniatura, medindo centésimos de micrômetro, e nesta escala, a quantização lateral do sinal precisa ser considerada.

Os pesquisadores trabalharam em um problema de otimização:como projetar um guia de ondas para circuitos magnônicos para garantir a eficiência máxima? A equipe desenvolveu uma teoria e um modelo matemático para descrever a propagação de ondas em guias de ondas nanométricas. Para este fim, pesquisador sênior Dmitry Kalyabin do Terahertz Spintronics Lab do MIPT, adaptou os resultados anteriores da equipe desenvolvidos para sistemas acústicos para ondas giratórias.

Seus colegas em Saratov criaram um protótipo e verificaram os cálculos de Kalyabin usando um método conhecido como espectroscopia de Brillouin. Esta técnica envolve fazer um "instantâneo" da distribuição de magnetização em uma amostra após sua exposição à luz laser. A distribuição observada desta forma pode então ser comparada com as previsões teóricas.

"Inicialmente, pretendíamos construir um modelo que permitisse calcular as características de transferência de um guia de ondas antes que ele fosse realmente feito. Nossa expectativa era que otimizar a forma do guia de ondas maximizaria a eficiência de transmissão do sinal. Mas nossa pesquisa revelou que os efeitos da interferência são maiores do que o previsto, com parâmetros abaixo do ideal, às vezes tornando o sinal completamente perdido, "disse Sergey Nikitov, o chefe do Laboratório de Spintrônica Terahertz e um membro correspondente da Academia Russa de Ciências.

Embora os autores do artigo tenham usado o exemplo de um guia de ondas ferromagnético estreito e cônico para demonstrar como seu modelo funciona, é aplicável a toda a gama de tipos de guias de onda usados ​​atualmente.