Fyzici z brněnského institutu CEITEC Vysokého učení technického vyvinuli metodu, jak měřit vlastnosti krátkých spinových vln. Překonali tak bariéru v dosavadním bádání a otevřeli cestu k menším a efektivnějším čipům. Výsledky několikaletého výzkumu zveřejnil časopis Science Advances, oznámil institut v tiskové zprávě.

„Spinové vlny bychom si mohli představit jako kolektivní pohyb mnoha navzájem se ovlivňujících střelek kompasu v magnetické látce. Jinak řečeno jde o vlnění, které se šíří vnitřkem takové látky, a zároveň při tom přenáší zakódovanou informaci,“ uvedl jeden z autorů Ondřej Wojewoda, jenž nyní působí v Massachusettském technologickému institutu v USA.

Ke studiu spinových vln se dosud používá optická technika, takzvaná mikroskopie Brillouinova rozptylu světla

Lze si ji představit jako laserovou lupu, kdy objektiv zaostří laser na velmi malé místo na vzorku a informace o materiálu se určují podle změn světla po interakci s materiálem. Tato metoda funguje dobře jen pro pozorování vln s vlnovou délkou více než 300 nanometrů, kratší spinové vlny se takto změřit nedají. Pro moderní elektroniku jsou ale důležité i kratší vlny.

V nové studii vědci popsali metodu nazvanou Mie BLS, která doposud nepřekonatelnou bariéru odstraňuje. Na povrch vzorku umístili velmi tenké křemíkové proužky, které zafungovaly jako „zesilovače“ a „naváděcí čočky“ pro světlo.

„Pomocí Mieho rezonance dokážeme světlo zaostřit a zesílit tak, že už není svázané vlastní vlnovou délkou. Nanorezonátory fungují jako prostředník, který umožní světlu komunikovat i s těmi kratšími spinovými vlnami, které byly dosud neviditelné,“ vysvětlil další z autorů Jakub Krčma.

„Postup je převratný v tom, že navazuje na již existující optickou metodu a vylepšuje ji tak, že nyní můžeme pohodlně měřit tyto krátké spinové vlny, a to dokonce se standardním laboratorním vybavením,“ doplnil Wojewoda.

Schopnost pozorovat a měřit krátké spinové vlny otevírá dveře k návrhu a výrobě nových magnonických čipů, které by mohly zásadně změnit možnosti výpočetní techniky, protože se nepřehřívají

Spinové vlny nepřenášejí elektrický náboj, takže neprodukují teplo. Navíc spotřebují méně energie než dnešní elektronika. Metoda najde podle vědců využití i mimo výpočetní techniku, třeba v materiálových vědách, biologii či diagnostice mikrotrhlin v kritických součástkách, například v leteckém průmyslu.