Un manuel peut aider à déboguer et à concevoir des dispositifs à nano-aimants

Malgré leur petite taille, les nanoaimants – trouvés dans la plupart des applications spintroniques – révèlent une riche dynamique des excitations de spin, ou “magnons”, les unités de mécanique quantique des fluctuations de spin. En raison de son confinement à l’échelle nanométrique, un nano-aimant peut être considéré comme un système à zéro dimension avec un spectre de magnon discret, similaire au spectre d’un atome.

“Les magnons interagissent les uns avec les autres, constituant ainsi une dynamique de spin non linéaire”, a déclaré Igor Barsukov, professeur adjoint de physique et d’astronomie à UC Riverside et auteur correspondant de l’étude publiée dans la revue. Examen physique appliqué. “La dynamique de spin non linéaire est un défi majeur et une opportunité majeure pour améliorer les performances des technologies spintroniques telles que la mémoire de couple de spin, les oscillateurs et l’informatique neuromorphique.”

Barsukov a expliqué que l’interaction des magnons suit un ensemble de règles — les règles de sélection. Les chercheurs ont maintenant postulé ces règles en termes de symétries de configurations d’aimantation et de profils de magnon.

Les nouveaux travaux poursuivent les efforts visant à apprivoiser les nanoaimants pour les technologies de calcul de nouvelle génération. Dans une publication précédente, l’équipe a démontré expérimentalement que les symétries peuvent être utilisées pour l’ingénierie des interactions magnon.

“Nous avons reconnu l’opportunité, mais avons également remarqué qu’il restait beaucoup de travail à faire pour comprendre et formuler les règles de sélection”, a déclaré Barsukov.

Selon les chercheurs, un ensemble complet de règles révèle les mécanismes derrière l’interaction magnon.

“Il peut être considéré comme un guide pour les laboratoires de spintronique pour le débogage et la conception de dispositifs nano-aimants”, a déclaré Arezoo Etesamirad, le premier auteur de l’article qui a travaillé dans le laboratoire Barsukov et a récemment obtenu un doctorat en physique. “Il jette les bases du développement d’un ensemble d’outils expérimentaux pour les neurones magnétiques accordables, les oscillateurs commutables, la mémoire économe en énergie et les applications nanomagnétiques quantiques et autres de nouvelle génération.”

Barsukov et Etesamirad ont été rejoints dans la recherche par Rodolfo Rodriguez de l’UCR ; et Julia Kharlan et Roman Verba de l’Institut de magnétisme de Kiev, en Ukraine.

L’étude a été financée par la Fondation nationale des sciences des États-Unis, l’Académie nationale des sciences d’Ukraine, la Fondation nationale de la recherche d’Ukraine, le Centre national des sciences de Pologne et NVIDIA Corporation.