De meeste computerapparatuur die tegenwoordig wordt gebruikt, is gebaseerd op de beweging van elektrische lading (elektronen), maar er zijn grenzen aan hoe snel de elektronen kunnen reizen, en hun beweging genereert warmte, wat energieverlies veroorzaakt en voor het milieu ongewenst is.

Als reactie hierop werken wetenschappers aan de ontwikkeling van apparaten die profiteren van golfachtige vormen van energie, zoals geluid, licht en spin, omdat deze mogelijk kunnen leiden tot de creatie van meer verliesloze apparaten.

Voor het huidige onderzoek, gepubliceerd in Physical Review Letters keken de wetenschappers naar twee golfachtige vormen:magnonen – quasideeltjes die de collectieve excitatie van spins vertegenwoordigen, een magnetische eigenschap, en fononen – een akoestisch fenomeen dat in dit geval bestond uit oppervlaktegolven die zich langs de film voortplanten.

Volgens Yunyoung Hwang, de eerste auteur van het onderzoek:"Er zijn apparaten ontwikkeld die magnonen en fononen gebruiken, maar wij waren, net als andere onderzoekers, van mening dat het samenwerken van echografie en magneten zou kunnen leiden tot grote sprongen in de informatie- en communicatietechnologieën. staten werken heel nauw samen, het creëert een nieuwe hybride staat, en we denken dat dit de deur zal openen voor opwindende vooruitgang in de informatieverwerking."

Hoewel andere groepen dit ook hebben geprobeerd, was er een probleem:gewone geluidsgolven op oppervlakken sluiten niet goed aan bij magneten. Het team slaagde erin deze code te kraken door gebruik te maken van een ander soort geluidsgolven, genaamd schuifgeluidsgolven, die beter bij magneten passen.

Het belangrijkste element dat het werk mogelijk maakte, was een klein apparaat op de chip, een nanogestructureerde oppervlakte-akoestische golfresonator. Het beperkt ultrasone golven tot een specifieke plek en versterkt schuifgeluidsgolven, waardoor een sterke koppeling mogelijk is tussen de oppervlaktegeluidsgolven en magneten in de resonator. Hierdoor konden de onderzoekers een sterke magneet-geluidskoppeling realiseren in een Co₂₀ Fe₆₀ B₂₀ folie, bij kamertemperatuur.

Volgens Jorge Puebla, een andere auteur van de studie, "zijn we in het bijzonder van mening dat ons werk zal bijdragen aan de studie van coherent gekoppelde magnon-fonon-quasideeltjes, die zouden kunnen helpen bij de ontwikkeling van hybride, op golven gebaseerde informatieverwerkingsapparaten met relatief kleine verliezen." .

“Bovendien duiken er twee intrigerende wegen op aan de horizon:vooruitgang in onze apparaten zou ons naar het ultrasterke koppelingsregime kunnen leiden, een domein dat nog volledig moet worden onderzocht; als alternatief hebben we, door soortgelijke experimenten uit te voeren bij ultralage temperaturen, de potentieel om kwantumfenomenen te onderzoeken."

Meer informatie: Yunyoung Hwang et al., Sterk gekoppelde spingolven en oppervlakte-akoestische golven bij kamertemperatuur, Fysieke recensiebrieven (2024). DOI:10.1103/PhysRevLett.132.056704. Op arXiv :DOI:10.48550/arxiv.2309.12690

Journaalinformatie: Fysieke beoordelingsbrieven , arXiv

Aangeboden door RIKEN