Pesquisadores da Universidade da Califórnia, Riverside, usaram um antiferroímã sintético em nanoescala para controlar a interação entre os magnons - pesquisas que poderiam levar a computadores mais rápidos e eficientes em termos de energia.

Em ferromagnetos, os spins do elétron apontam na mesma direção. Para tornar as tecnologias de computação do futuro mais rápidas e mais eficientes em termos de energia, a pesquisa em spintrônica emprega dinâmica de spin - flutuações dos spins do elétron - para processar informações. Magnons, as unidades quânticas de flutuações de spin, Interagir um com o outro, levando a recursos não lineares da dinâmica de spin. Essas não linearidades desempenham um papel central na memória magnética, osciladores de torque de rotação, e muitas outras aplicações spintrônicas.

Por exemplo, no campo emergente das redes neuromórficas magnéticas - uma tecnologia que imita o cérebro - as não linearidades são essenciais para ajustar a resposta dos neurônios magnéticos. Também, em outra área de fronteira de pesquisa, a dinâmica de spin não linear pode se tornar instrumental.

"Antecipamos os conceitos de informação quântica e spintrônica para consolidar em sistemas quânticos híbridos, "disse Igor Barsukov, um professor assistente do Departamento de Física e Astronomia que liderou o estudo que aparece em Materiais Aplicados e Interfaces . "Teremos que controlar a dinâmica de spin não linear no nível quântico para alcançar sua funcionalidade."

Barsukov explicou que em nanoímãs, que servem como blocos de construção para muitas tecnologias spintrônicas, magnons mostram níveis de energia quantizados. A interação entre os magnons segue certas regras de simetria. A equipe de pesquisa aprendeu a projetar a interação do magnon e identificou duas abordagens para alcançar a não linearidade:quebrar a simetria da configuração de spin do nanoímã; e modificar a simetria dos magnons. Eles escolheram a segunda abordagem.

"Modificar a simetria do magnon é a abordagem mais desafiadora, mas também mais amigável, "disse Arezoo Etesamirad, o primeiro autor do artigo de pesquisa e um estudante de pós-graduação no laboratório de Barsukov.

Em sua abordagem, os pesquisadores submeteram um nanoímã a um campo magnético que mostrou não uniformidade em escalas de comprimento nanométricas características. O próprio campo magnético não uniforme em nanoescala teve que se originar de outro objeto em nanoescala.

Para uma fonte de tal campo magnético, os pesquisadores usaram um antiferroímã sintético em nanoescala, ou SAF, consistindo de duas camadas ferromagnéticas com orientação de spin antiparalela. Em seu estado normal, SAF gera quase nenhum campo disperso - o campo magnético em torno do SAF, que é muito pequeno. Uma vez que passa pela chamada transição spin-flop, os spins tornam-se inclinados e o SAF gera um campo disperso com não uniformidade em nanoescala, como necessário. Os pesquisadores trocaram o SAF entre o estado normal e o estado spin-flop de maneira controlada para ativar e desativar o campo de quebra de simetria.

"Fomos capazes de manipular o coeficiente de interação do magnon em pelo menos uma ordem de magnitude, "Etesamirad disse." Este é um resultado muito promissor, que poderia ser usado para projetar acoplamento coerente de magnons em sistemas de informação quântica, criam estados dissipativos distintos em redes neuromórficas magnéticas, e controlar grandes regimes de excitação em dispositivos de torque de rotação. "