Новую технологию управления магнитными свойствами материалов, которая в перспективе может позволить создавать сверхбыстрые вычислительные устройства, потребляющие в 10−100 раз меньше энергии, чем современные аналоги, разработали ученые СГУ в составе научного коллектива. Результаты опубликованы в Applied Physics Letters.

Ключевая задача современной спинтроники (перспективного направления электроники, где для передачи информации используется спин электрона, а не его заряд) — электрическое управление магнитными свойствами материалов. Изменение намагниченности с помощью электрического поля, а не токов, резко снижает тепловые потери, что является главным недостатком традиционных методов, рассказали в Саратовском государственном университете имени Н. Г. Чернышевского (СГУ).

Ученые объяснили, что их разработку можно представить в виде «бутерброда» из двух материалов. Нижний слой — это пьезоэлектрик, который сжимается или растягивается, как мышца, но под действием только электрического напряжения. Механические изменения нижнего слоя передаются верхнему магнитному материалу — гематиту (α-Fe₂O₃).

«Мы смогли показать, что при подаче напряжения можно достаточно сильно (до 10%) менять частоту так называемого антиферромагнитного резонанса — своеобразной “основной ноты”, на которой “звучит” данный магнитный материал», — рассказал заместитель директора Научно-исследовательского института механики и физики СГУ Александр Садовников.

Он добавил, что процесс происходит без использования токов или изменения магнитных полей — исключительно электрическим полем. Это можно сравнить с настройкой радиоприемника путем простого изменения напряжения сети, а не вращения ручки.

По мнению исследователей, практическая значимость работы заключается в создании основы для разработки нового поколения высокоскоростных энергоэффективных устройств обработки информации, работающих в гига- и субтерагерцовом диапазонах (магнонных устройств, которые переносят энергию и информацию с помощью тока магнонов, а не электронов). В перспективе это может привести к появлению компьютеров и смартфонов, потребляющих в 10−100 раз меньше энергии, чем современные.

Работа выполнена при поддержке гранта Российского научного фонда (РНФ № 23−79−30027) и согласуется со стратегическими целями в рамках федеральной программы «Приоритет-2030».

Поделиться