反铁磁体中的远程信息传输

更小、更快、更强大：对微电子设备的要求很高，而且还在不断增加。但是，如果芯片、处理器等都是以电为基础的，小型化是有限制的。因此，物理学家正在研究传输信息的替代方法，例如自旋波，也称为磁振子。优点是它们的能量损失很小，因此可以传播很远的距离。然而，自旋波不会在任何材料中形成，它们需要某些特性才能形成。例如，赤铁矿是铁锈的主要成分，具有这些特性。

用于自旋波传输的新材料类别

在与巴黎萨克莱大学、上海大学和格勒诺布尔阿尔卑斯大学合作的欧盟项目中，美因茨约翰内斯古腾堡大学 (JGU) 的物理学家现已能够开发出一种全新的自旋波传输材料：具有倾斜磁矩的反铁磁体. “与现有设备相比，这些材料有可能显着提高计算速度，同时大大减少废热，”美因茨大学的 Felix Fuhrmann 说。在反铁磁体中，自旋波以及存储在其中的信息可以长距离传输——大约 500 纳米的距离是可能的。听起来可能不大，但如今芯片中的晶体管通常只有 7 纳米左右，因此自旋波的范围明显大于所需的距离。“长距离信息传输对于微电子设备中的应用至关重要。通过反铁磁体，我们发现了一种具有这种重要特性的材料类别，从而开辟了大量可用于设备的材料，”强调说富尔曼。

外部磁场作为推动力

科学家们检查了倾斜的反铁磁体氧化钇铁 YFeO 3。由于它的晶体结构与已建立的赤铁矿的晶体结构根本不同，研究人员最初自问自旋波是否仍然可以形成和传播——并发现它们肯定可以。一个小技巧使之成为可能：物理学家对材料施加外部磁场。“磁子是磁有序晶体中磁矩的集体激发。因此，它们可以被磁场操纵，正如我们能够成功证明的那样，”Fuhrmann 说。

该研究最近发表在 Nature Communications上。在他的小组中发起这项研究的 Mathias Kläui 教授强调：“在欧盟资助的项目中与领导小组的国际合作是取得成功的关键。”