一篇文章发表在《高级材料》杂志上,该文章将出现在3月5日刊的封面上,展示了一种在纳米结构磁性材料中产生和操纵自旋波的新方法。这项工作为开发纳米处理器以实现异常快速且节能的信息模拟处理开辟了道路。

这一发现是米兰理工大学物理系的磁性小组合作的结果,该小组由Edoardo Albisetti,Daniela Petti和Riccardo Bertacco,Elisa Riedo小组(纽约大学坦登工程学院),Istituto的Silvia Tacchi组成佩鲁贾的意大利国家研究委员会(CNR-IOM)的Officina dei Materiali,佩鲁贾大学的物理和地质系以及PSI的PolLux Beamline(瑞士维利根)。

自旋波也称为“磁振子”,类似于电磁波的磁性,并以与海洋中的波类似的方式在铁等材料中传播。与电磁波相比,磁振子具有独特的性能,使其成为开发小型化“模拟”计算系统的理想之选,该系统将比目前可用的数字系统更加高效。

到目前为止,随意调制自旋波是非常复杂的。发表在《高级材料》上的文章介绍了一种新型的发射器,称为“强磁纳米天线”,可以产生形状和传播受控的自旋波。例如,可以获得径向波前(例如通过将石头扔进水池中而生成的那些)或平面波前(例如海滩上的海浪),以及创建聚焦的定向波束。本文还演示了通过同时使用多个纳米天线,可以“按需”生成干扰图,这是开发模拟计算系统的必要条件。

纳米天线是通过采用TAM-SPL技术(由米兰理工大学与Riedo教授的团队合作开发的)实现的,该技术可以在纳米级上控制材料的磁性。具体地,纳米天线由材料的磁化中的微小的“波纹”(称为“畴壁”和“涡旋”)组成,当通过振荡磁场运动时,它们会发射自旋波。鉴于自旋波的特性与这些波纹的类型和特殊特性有关,因此非常精确地控制它们就可以调制发射波,这是前所未有的。