Magnonivirtoihin perustuvat laitteet - magnetoitumisen aaltoihin liittyvät kvasihiukkaset tai tietyissä magneettisissa materiaaleissa spinaallot tullevat muuttamaan alan teollisuutta, mutta tutkijoiden on ensin ymmärrettävä paremmin niiden hallintaa. Kalifornian Riverside-yliopiston tutkijat ovat nyt tehneet merkittävän askeleen kohti käytännön magnonisten piirirakenteiden kehittämistä.
He ovat tutkineet ensimmäistä kertaa magnonvirran etenemiseen liittyvää kohinatasoa. Parempi ymmärrys siitä, kuinka kohinaisia magnonit ovat, auttavat insinöörejä kehittämään parempia piirejä ja laitteita.
Nykyinen sähkövirtoja käyttävä elektroniikka on tulossa rajalle, jossa niitä ei voi enää tehdä pienemmiksi. Magnoniikka on osa spintroniikkaa ja magnonit voivat edetä tuottamatta paljoakaan lämpöä ja energiaa juurikaan hukkaamatta.
Uudella materiaaliluokalla on magneettisia ominaisuuksia, jotka ovat peräisin spinistä. Yksittäisiä spinaaltojen yksiköitä kutsutaan magnoneiksi. Magnonit eivät ole todellisia hiukkasia kuten elektronit, mutta ne käyttäytyvät hiukkasina ja niitä voidaan käsitellä sellaisina.
Energian aaltoilu, jota kutsutaan spin-aalloksi, voi liikkua sähköisesti eristävän materiaalin läpi. Näin voidaan siirtää energiaa elektroneja siirtämättä.
Uusi elektroniikan tutkimusalue, jota kutsutaan magnoniikaksi, yrittää luoda rakenteita tietojenkäsittelyyn ja tallennukseen sekä tunnistussovelluksiin, joissa käytetään magnonivirtoja elektronien sijaan. Tutkimusryhmän vetäjä professori Alexander Balandin on luonut sirun, joka tuottaa lähetys- ja vastaanottoantennien välille magnonisen virran eli spinaallon.
Kokeet osoittivat, että magnonit eivät ole erityisen kohisevia pienillä tehotasoilla. Mutta suurilla tehotasoilla kohina muuttuu epätavalliseksi ja sitä hallitsivat laajamittaiset vaihtelut, mikä häiritsisi laitteen suorituskykyä. Kohina sinänsä oli huomattavan erilainen kuin elektronien tuottama, joten magnonisten laitteiden rajoituksetkin ovat hyvin erilaisia.
- Magnonisten laitteiden tulisi toimia mieluiten pienitehoisilla tasoilla. Voidaan sanoa, että magnonien kohina on hienovarainen matalalla teholla, mutta tulee korkeaksi ja diskreetiksi tietyllä tehokynnyksellä. Tämä muodostaa magnonisten laitteiden hienovaraisen viehätyksen. Tuloksemme kertovat myös mahdollisista strategioista, joilla kohinataso pysyy alhaisena, Balandin kertoo
Tällä hetkellä Balandinin tutkimusryhmä johtaa kokeita geneerisillä komponenteilla ymmärtääkseen perusteet. Heidän ensimmäiset kokeelliset laitteensa ovat suhteellisen suuria. Tiimin suunnitelmissa on tutkia magnonikohinan fyysisiä mekanismeja ja testata tällaisten laitteiden pienemmäksi skaalattua versiota.
Veijo Hänninen
Nanobittejä 8.3.2019
Suuren nopeuden Ethernet-muuntajien tulee täyttää nykyaikaisille, tehokkaille verkkolaitteille asetetut vaatimukset. Niiden tehtävänä on turvata luotettava ja varma datansiirto, optimoida signaalin laatu ja tehostaa verkon yleistä suorituskykyä ja kapasiteetin hyödyntämistä.
