Antiferromagnetism är en typ av magnetism där parallella men motsatta snurr sker spontant i ett material. Antiferromagneter, material som uppvisar antiferromagnetism, har fördelaktiga egenskaper som gör dem särskilt lovande för tillverkning av spintronic -enheter.

I motsats till konventionella elektroniska enheter, som använder elektronernas elektriska laddning för att koda information, spintronics processinformation som utnyttjar elektronernas inneboende vinkelmoment, en egenskap som kallas "spin". På grund av deras supersnabba natur, deras okänslighet för yttre magnetfält och deras brist på magnetiska strövfält, antiferromagneter kan vara särskilt önskvärda för utveckling av spintronic -enheter.

Trots deras fördelar och deras förmåga att lagra information, de flesta enkla antiferromagneter har svaga avlästa magnetoresistivitetssignaler. Dessutom, hittills har fysiker inte kunnat ändra antiferromagnets magnetiska ordning med hjälp av optiska tekniker, vilket i slutändan kan tillåta enhetsingenjörer att utnyttja dessa materials ultrasnabba karaktär.

Forskare vid Tjeckiens vetenskapsakademi, Karlsuniversitetet i Prag och andra universitet i Europa introducerade nyligen en metod för att åstadkomma släckning av antifromagneter till tillstånd med hög resistivitet genom att antingen applicera elektriska eller ultrakorte optiska pulser. Denna strategi, presenteras i ett papper publicerat i Nature Electronics , kan öppna intressanta nya möjligheter för utveckling av spintronic -enheter baserade på antiferromagneter.

"Vår ursprungliga motivation var att hantera en stor utmaning inom spintronics, för vilken lösningen verkar utom räckhåll för konventionellt använda ferromagneter; nämligen, bristen på en universell kopplingsmekanism för att uppnå omkoppling med elektriska såväl som optiska pulser i samma enhet, "Tomas Jungwirth, en av forskarna som genomförde studien, berättade för Phys.org. "Våra antiferromagnetiska enheter tillåter detta, och vi kan nu använda pulslängd från makroskopiska millisekundskalor ända ner till en enda femtosekund-laserpuls. "

I deras senaste studie, Jungwirth och hans kollegor kunde övervinna en ytterligare utmaning inom spintronics. Specifikt, de kunde uppnå avläsningssignaler från jätte-magnetoresistansamplituden i enkla magnetiska filmer, utan att behöva montera komplexa magnetiska flerskiktsstrukturer. Forskarna uppnådde detta med hjälp av CuMnAs antiferromagnetiska filmer.

Anmärkningsvärt, de kunde tillverka spintronic -enheter med vändbara, reproducerbara och tidsberoende omkopplingsmöjligheter. Denna förmåga att byta magneter gör att deras enheter kan efterlikna komponenter i spikande neurala nätverk (SNN), artificiella neurala nätverk som efterliknar biologiska neurala nätverk i hjärnan. Denna egenskap i designen som introducerades av Jungwirth och hans kollegor har aldrig förverkligats med konventionella metoder som byter magneter genom att omorientera magnetiseringsvektorn från en till en annan riktning över hela den aktiva delen av enheter.

"Vår omkopplingsmekanism är i grunden distinkt:De levererade släckpulserna styr graden av magnetisk domänfragmentering i enheten ner till nanoskala, utan att nödvändigtvis ändra medelriktningen för den magnetiska ordningsvektorn, "Jungwirth förklarade." Anmärkningsvärt för oss, detta kan göras på ett helt reversibelt och reproducerbart sätt, som vi visat i tidningen. "

I framtiden, den nya designen som introducerats av Jungwirth och hans kollegor kan möjliggöra utveckling av nya och bättre presterande spintronic -enheter. I deras nästa studier, forskarna planerar att undersöka potentialen i deras design för neuromorfa datatillämpningar. Med andra ord, de planerar att undersöka möjligheten att använda de enheter de skapade för att efterlikna några av de synaptiska och neuronliknande funktionerna hos SNN:er.

"På vetenskaplig nivå, vi strävar nu efter att undersöka och förklara de fysiska grunderna i vår nya kopplingsmekanism med hjälp av högt utrymme och tidsupplösta mikroskopier som skjuts till atom- och femtosekundgränserna, "Jungwirth sa." Detta hjälper oss att optimera parametrarna för för närvarande använda antiferromagnetiska material eller identifiera nya lämpliga materialkandidater. "

© 2021 Science X Network