Ett team av fysiker från New York University och University of Barcelona har utvecklat en metod för att kontrollera de rörelser som sker inom magnetiska material, som används för att lagra och bära information. Genombrottet kan samtidigt stärka informationsbehandlingen och samtidigt minska den energi som krävs för att göra det.
Deras metod, rapporterade i det senaste numret av tidskriften Naturens nanoteknik , manipulerar "snurrvågor, " som är vågor som rör sig i magnetiska material. Fysiskt, dessa spinnvågor är ungefär som vattenvågor - som de som utbreder sig på ytan av ett hav. Dock, som elektromagnetiska vågor (dvs. ljus och radiovågor), spinnvågor kan effektivt överföra energi och information från plats till plats.
Utmaningen, forskare har funnit, utvecklar ett sätt att skapa och kontrollera dem.
I den Naturens nanoteknik studie, NYU-UB-forskarna visade hur detta kunde uppnås.
"Snurrvågor har stor potential att förbättra informationsbehandlingen och göra den mer energieffektiv, säger Andrew Kent, en professor vid NYU:s institution för fysik och tidningens senior författare. "Våra resultat visar att det är möjligt att både skapa och lagra spin-vågsenergi i anmärkningsvärt små utrymmen. Nästa steg är att förstå hur långt dessa vågor kan fortplanta sig och hur man bäst kodar information i dem."
Studiens andra författare inkluderade Ferran Macià, en tidigare NYU-UB Marie-Curie Fellow och nu vid universitetet i Barcelona, och Dirk Backes, en tidigare postdoktor vid NYU och för närvarande vid University of Cambridge.
För närvarande, elektromagnetiska vågor i antenner kan omvandlas till spinnvågor. Dock, de resulterande spinnvågorna har lång våglängd och fortplantar sig långsamt. Däremot kortvågiga spinnvågor kan röra sig över större avstånd, snabbare, och med mindre energi, och därmed presentera möjligheten att förbättra en rad kommunikationer och elektroniska enheter.
I den Naturens nanoteknik studie, forskarna genomförde en serie experiment där de byggde elektriska kontakter i nanometerskala för att injicera spinnpolariserade elektriska strömmar i magnetiska material - en process som utvecklats för att skapa och kontrollera rörelserna hos dess spinnvågor.
Specifikt, genom att blanda olika magnetiska krafter kunde de fånga dem i ett specifikt område – bilda magnetiska "droppar" som stannade kvar istället för att fortplanta sig, bildar därmed en stabil energikälla. Framtida forskning, forskarna säger, skulle sedan fokusera på sätt att flytta denna lokaliserade energi eller frigöra den i form av fortplantande spinnvågor.
"Vi har vetat att spinnvågor kan fortplanta sig, men vi har visat i den här studien att du kan kontrollera dem så att de lokaliseras på en specifik plats, " förklarar Kent. "Genom att ändra blandningen av magnetiska krafter på dessa droppar – som med en elektrisk ström eller magnetfält – borde vi kunna få dem att avge spinnvågor, kanske när energin brister, som kan koda information."
