С увеличением объема сохраняемой информации возникает необходимость в разработке новых способов и технологий для энергоэффективной и сверхбыстрой обработки и хранения данных. Решающую роль в процессе записи магнитных битов играет взаимодействие элементарных магнитных моментов электронов (спинов) с решеткой. Исследователи из Нидерландов вместе с учеными из России обнаружили новый механизм включения и выключения спин-решеточного взаимодействия, управляемый ультракороткими импульсами света терагерцевой частоты. Результаты опубликованы в научной статье «Связь антиферромагнитных спинов с решеткой, управляемая терагерцовым светом» в ведущем мировом научном журнале Science.
«Эта работа — результат коллективных усилий, демонстрирующих важность международного сотрудничества в науке. Мне особенно приятно, что наш труд выступает еще одним подтверждением того, что сотрудничество между Россией и Нидерландами является ключом к новаторским результатам», — говорит Алексей Кимель из Института молекул и материалов (IMM) Университета Радбауд (Нидерланды).
Антиферромагнитные магноны могут использоваться как носители данных в магнитном материале и заменить традиционные элементы электроники. В отличие от электронов, такие спиновые волны практически не взаимодействуют с решеткой и поэтому могут без рассеяния распространяться на микроскопические расстояния. В то же время слабое взаимодействие затрудняет управление распространением спиновых волн. Проведенное группой ученых из Нидерландов и России исследование показало, что взаимодействием можно управлять с помощью света.
Первый автор статьи Евгений Машкович поясняет: «Интуитивно можно было бы поверить, что взаимодействие спинов с решеткой является свойством конкретного материала и вряд ли может быть изменено. Мы показали, что взаимодействием можно управлять с помощью света. Это означает, что мы открыли новый и элегантный способ управления распространением спиновых волн и тем самым сделали важный шаг к концептуально новой технологии обработки данных в будущем».
Рисунок 1. Геометрия эксперимента и ТГц накачка антиферромагнетика CoF2
Анатолий Звездин, профессор, ведущий научный сотрудник лаборатории физики магнитных гетероструктур и спинтроники МФТИ, главный научный сотрудник Института общей физики им. А. М. Прохорова РАН, рассказывает: «Оптимизация спин-решеточного взаимодействия в квантовых материалах — одна из основных задач при создании магнитных систем хранения данных. Оно определяет как скорость, так и энергоэффективность записи магнитных битов. Мы обнаружили, что терагерцовый импульс резонансно взаимодействует с магноном в антиферромагнетике дифториде кобальта (CoF2). Такой же подход к управлению спин-решеточной связью с помощью терагерцового света должен работать и в других магнитных материалах».
Исследователи полагают, что эта технология поможет решить проблемы магнитного хранения данных и обеспечить сверхбыструю запись при минимальных затратах энергии.
Алексей Кимель добавляет: «У каждого ученого должна быть безумная мечта. Мы мечтаем, что когда-нибудь наши исследования произведут революцию в технологиях хранения и обработки информации, способствуя смене парадигмы в сторону зеленых ИТ».
В работе принимали участие ученые из Института молекул и материалов (IMM) Университета Радбауд (Нидерланды), Института общей физики им. А. М. Прохорова РАН, Центра фотоники и двумерных материалов МФТИ, Института физики II, Кельнского университета (Германия), МИРЭА — Российского технологического университета и Физико-технического института им. А. Ф. Иоффе РАН.
На основе пресс-релиза IMM Communications: imm-communication@ru.nl
