En studie ledd av University of Minnesota Twin Cities forskare avslöjade en egenskap hos magnetiska material som gör det möjligt för ingenjörer att utveckla effektivare spintroniska enheter i framtiden. Spintronics fokuserar på att använda den magnetiska "snurr"-egenskapen hos elektroner istället för deras laddning, vilket förbättrar hastigheten och effektiviteten hos enheter som används för datorer och datalagring.

Forskningen är publicerad i Fysisk granskning B , en peer-reviewed vetenskaplig tidskrift publicerad av American Physical Society.

En av de stora vägspärrarna för att utveckla bättre spintroniska enheter är en effekt som kallas "dämpning, " där den magnetiska energin i huvudsak läcker ut ur materialen, gör att de blir mindre effektiva. Traditionellt, forskare har skyllt denna egenskap på interaktionen mellan elektronens spinn och dess rörelse. Dock, det team som leds av University of Minnesota har bevisat att det finns en annan faktor - magnetoelastisk koppling, som är interaktionen mellan elektronspin, eller magnetism, och ljudpartiklar.

"Vårt arbete säger inte att [den ursprungliga teorin] är fel, det står bara att det bara är en del av historien, " förklarade Bill Peria, huvudförfattare till studien och en Ph.D. student vid University of Minnesotas School of Physics and Astronomy. "Vi kunde visa att i dessa magnetiska material, vi ser det beteendet, men det är faktiskt bara en relativt liten bråkdel av hela dämpningen. Det finns också den här andra mekanismen genom vilken magnetismen kan dämpas som vanligtvis inte beaktas."

Forskarna använde en teknik som kallas ferromagnetisk resonans, som mäter hur mycket magnetisk energi som frigörs eller läcker. För att förstå fenomenet, de var tvungna att utföra denna teknik vid flera temperaturer, allt från rumstemperatur till 5 Kelvin, bara fem grader över absolut noll och motsvarande cirka -450 grader Fahrenheit.

Studiens resultat ger en mer holistisk bild av vad som orsakar dämpning. Detta kommer att göra det möjligt för ingenjörer att utveckla magnetiska material med "ultralåg" dämpning som är mer energieffektiva, leder i slutändan till framtidens datorer av högre kvalitet.

"Vi bryr oss om låg dämpning eftersom vi, tillsammans med våra medarbetare, försöker tillverka enheter där magnetiska excitationer kan spridas över långa avstånd, sa Paul Crowell, senior författare till tidningen och professor vid universitetets institution för fysik och astronomi. "Vi försöker bygga "trådarna" där magnetiska signaler kan fortplanta sig över ett chip utan att förlora sin styrka."