لقد أثبت الفيزيائيون فعالية المغناطيسات الحديدية المضادة المشطوفة في الإلكترونيات السبينية والمغنونية

يرتبط تطور الإلكترونيات السبينية والمغنونية ارتباطًا وثيقًا بدراسة تأثيرات السبين، مثل نقل دوران الإلكترون بالإضافة إلى شحنته. هذه التأثيرات هي التي تجعل من الممكن إنشاء أجهزة تعمل بشكل أسرع وتستهلك طاقة أقل. ولهذا الغرض، يتم استخدام مواد مرتبة مغناطيسيًا مثل المغناطيسات الحديدية أو المغناطيسات المضادة. من الأمور ذات الأهمية الخاصة الهياكل متعددة الطبقات المصنوعة من مواد مغناطيسية من أنواع مختلفة، حيث أنه في مثل هذه الأنظمة يمكن أن يحدث تفاعل الرنين بين المواد ذات الترتيب المغناطيسي المختلف. في هذه الدراسة، قام المؤلفون نظريًا ولأول مرة بدراسة بنية مكونة من طبقتين تتكون من مغناطيس حديدي مضاد ومغناطيس حديدي. تكمن حداثة العمل في استخدام مغناطيس مضاد للمغناطيس؛ هذا عبارة عن مغناطيس مضاد ذو مغناطيسية حديدية ضعيفة، حيث تنحرف الشبكات الفرعية للمغنطة قليلاً عن الاتجاه المضاد للتوازي. ولم يتم إجراء دراسات مماثلة من قبل. تعتبر المغناطيسات الحديدية المضادة ذات أهمية خاصة، نظرًا لبنيتها، فهي تحتوي على وضعين للرنين: الوضع السفلي (بعشرات جيجا هرتز) مناسب للتجارب، على عكس الوضع العلوي (بمئات جيجاهيرتز). تم نشر المقال في مجلة “هندسة الراديو والإلكترونيات”. في مثل هذه الهياكل، يتم تشكيل تفاعل تبادلي بين العزوم المغناطيسية للطبقات، مما يؤدي إلى اتجاه تفضيلي للعزوم المغناطيسية الموجهة في اتجاه واحد. يؤدي هذا إلى تهجين الوضع، أي تفاعل التذبذبات الرنانة للعزوم المغناطيسية بين الطبقات. وهذا يؤدي إلى حقيقة أن ترددات هذه الأوضاع يتم إزاحتها بالنسبة إلى ترددات الرنين للطبقات غير المتصلة. يمكن استخدام هذه الخاصية في تطوير أجهزة الاستشعار والمولدات، حيث يكون من الضروري أن تكون قادرًا على تنظيم خصائص التردد. أظهرت نتائج النمذجة النظرية على معلمات المواد الحقيقية (الهيماتيت والبيرمالوي) أن تفاعل التبادل في بنية المغناطيس المضاد / المغناطيس الحديدي يؤدي إلى تهجين أوضاع الرنين. وهذا يعني أن الوضع السفلي للمغناطيس الحديدي المضاد ونمط المغناطيس الحديدي “يندفعان بعيدًا” مع تكوين فجوة – وهي منطقة لا تتقاطع فيها الأوضاع. ويزداد عرضه مرتين إلى أربع مرات مع زيادة قوة التفاعل التبادلي بين الطبقات. وهذا يفتح إمكانيات جديدة لإنشاء مرشحات وأجهزة استشعار مخصصة. وأظهرت النتائج أيضًا أن التهجين لا يؤثر على الوضع العلوي للمغناطيس الحديدي المضاد (مئات الجيجاهرتز)، على عكس المغناطيسات المضادة التقليدية. يشير هذا إلى عدم وجود أي تداخل من الوضع العلوي، مما سيسمح لك بالتركيز على الوضع السفلي المناسب للتجارب والتطبيقات. “بشكل عام، تهدف دراسة هذه الهياكل إلى جعلها أساسًا لمولدات وكاشفات إشعاع جيجا وتيراهيرتز، وأجهزة الذاكرة المغناطيسية التي تعمل وفقًا لمبادئ المغنطيسية والإلكترونيات السبينية. على وجه الخصوص، يُظهر عملنا أنه عندما يقترب تردد الرنين في طبقة واحدة من تردد الرنين في طبقة أخرى، بدلاً من التضخيم المتبادل، تتشكل منطقة في طيف التردد لا تحدث فيها إثارة رنينية. ويمكن استخدام هذا، على سبيل المثال، لتصفية الإشارة “. Alexey Meshcheryakov، باحث مبتدئ في مختبر Terahertz Spintronics في معهد MIPT لتقنيات الكم. تعتبر نتائج هذا العمل النظري أساسية لفهم تأثيرات موجة الدوران مثل تهجين الوضع والتباين المستحث. إنها تفتح الطريق للتحكم في التذبذبات المغناطيسية على المستوى النانوي. وهذا سيجعل من الممكن إنشاء أجهزة إلكترونية ومغنونية أكثر كفاءة من 2 إلى 5 مرات مقارنة بالهياكل المغناطيسية التقليدية. يعمل الهيكل المتغاير المقترح على تبسيط التجارب وتطبيقها العملي باستخدام الوضع السفلي للمغناطيس المضاد للمغناطيس. كل هذا يساهم في الانتقال من شحن الإلكترونيات إلى تدوير الإلكترونيات، مما يقلل من استهلاك الطاقة للأجهزة بنسبة 50-90٪ ويزيد من سرعة معالجة البيانات إلى نطاق تيراهيرتز. شارك في العمل علماء من معهد تقنيات الكم التابع لمعهد موسكو للفيزياء والتكنولوجيا، ومعهد هندسة الراديو والإلكترونيات الذي سمي بهذا الاسم. V. A. Kotelnikov RAS، MPEI، HSE وجامعة ولاية ساراتوف. إن جي تشيرنيشفسكي.