Mik is azok a magnonok?
Bár a legtöbb időben változó anyag vizsgálata eddig a fény manipulálására összpontosított, újabban néhány kutató elkezdte vizsgálni a magnonikus rendszerek időbeli módosításának lehetőségeit. A magnonok olyan szilárdtestekben létező, hullámként viselkedő kollektív spin-excitációk, amelyek képesek információt szállítani minimális energiaveszteséggel. Ez a tulajdonság ígéretes lehet a jövő mágneses alapú adatátviteli és számítástechnikai rendszerei számára.
Kínai kutatók új trükkje: időrések és idődiffrekció
Érdemes megemlíteni, hogy a sanghaji és santungi egyetemek kutatói egy chip-alapú magnonikus rendszert építettek, amelyben sikerült megvalósítaniuk az időben változó erős csatolást. Ehhez ferrimágneses anyagot helyeztek egy síkban futó hullámvezetőre, majd periodikus mikrohullámú pumpaimpulzusokat vezettek át rajta. Az így létrejövő különleges magnon módust, a PIM-et olyan gyenge (nanotesla szintű) mikrohullámokra sikerült gerjeszteniük, amelyek jóval gyengébbek, mint a Föld mágneses tere.
A fő újdonság, hogy a folyamatos mikrohullámú hajtás helyett rövid impulzusokat alkalmaztak. Ezek az impulzusok nanomásodperces időskálán változtatták meg a magnonok rezgési tulajdonságait, így lehetővé vált a nagyságrendekkel gyorsabb – kvázi időréseken átívelő – spektroszkópia is. A kutatók ehhez egy saját fejlesztésű, időfelbontású frekvenciafésű-spektroszkópiát (trFCS) dolgoztak ki, mert a kereskedelemben kapható analizátorok egyszerűen nem elég gyorsak.
Időbeli kettős rés: Young-kísérlet ultramodern köntösben
A rendszer gyors ki- és bekapcsolása két szomszédos időrést, úgynevezett időnyílást (time slit) hozott létre – ez hasonlít a Young-féle fényinterferencia klasszikus kettős rés kísérletére, csak éppen nem a térben, hanem időben! Az időrések hatására a spektrumban oldalsávok jelentek meg, amelyek távolsága fordítottan arányos az időrések közötti időkülönbséggel – pont, mint az optikában, csak most magnon hullámokkal dolgoznak.
A kutatócsoportnak először sikerült sikeresen demonstrálnia a magnon módusok időbeli kettős rés diffrakcióját, ráadásul mindezt a rendszer átkonfigurálása nélkül, ami komoly áttörés ezen a területen.
Praktikus kilátások: programozható magnonikus rendszerek
Mindezek alapján nagy lehetőségek nyílnak a mágneses hullám alapú technológiák számára. A módszerrel ultra-gyors, szélessávú vizsgálatok végezhetők nem csak magnonikus, hanem más mikrohullámú rendszerekben is. Az eljárás hozzájárulhat a veszteségmentes számítástechnika, kvantum-hibrid rendszerek és akár minden mágneses keverő, valamint GHz-es források fejlesztéséhez is.
Wei Lu szerint a trFCS technika sokoldalúan alkalmazható dinamikus mikrohullámú rendszerek tanulmányozására. A következő lépésekben extrém rövid impulzusokkal még gyorsabb időbeli törést és diffrakciót szeretnének mérni, valamint integrálni több réses, programozható magnonikus “rácsokat” – egyáltalán nem tűnik távolinak az MI-alapú mágneses chipkorszak.
