Rejtett rezgések a mágneses minilemezekben
A Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf kutatói rendkívül apró, nikkel–vas ötvözetből készült mágneses lemezkéket vizsgáltak, melyek mérete néhány mikrométertől egészen a nanométeres tartományig terjed. Ezekben a lemezekben a parányi mágneses momentumok körkörösen rendeződnek, mint a kis iránytűk egy pályaudvar peronján. Ha ezt a rendszert gerjesztésnek tesszük ki, hullámszerű mozgás indul el: a mágneses momentumok között egymásnak átadódó sorozat jön létre, amelynek kollektív gerjesztéseit magnonoknak nevezzük. A különlegesség, hogy ezek az alapvetően elektromos töltéshordozók nélküli hullámok is képesek információt közvetíteni.
Váratlan frekvenciakombók: nem csak mérési hiba
A lemezek zsugorításakor a kutatók meglepő jelenséget tapasztaltak: a korábban megszokott egyetlen rezonancia helyett sűrűn egymás mellé rendeződő, több vonalból álló frekvenciakombók jelentek meg a mérésekben. Elsőre mérési hibára gyanakodtak, de az effektus minden ismétlésnél megjelent. Ez teljesen új fizikát sejtetett.
A Floquet-állapotok és az ultragyenge energiaforrás
Részletesebben kifejtve, az új jelenség Gaston Floquet XIX. századi matematikai leírásán alapszik, miszerint egy periodikus erőhatás képes teljesen új rezgésállapotokat létrehozni zárt rendszerekben. Korábban ilyen Floquet-állapotokat csak intenzív lézerek segítségével hoztak létre, de a mostani eredmények tanúsága szerint már elegendő a finoman gerjesztett magnonhullám is. A magnonok energiát adnak át az örvény középpontjában lévő magnak, amely emiatt apró körmozgást végez. Ez a minimális mozgás elegendő ahhoz, hogy időben periodikusan változtassa a mágneses tér állapotát – s ezzel komplex frekvenciakombókat hozzon létre.
Páratlan hatékonyság: az univerzális adapter szerepe
A felfedezés egyik legizgalmasabb vonása, hogy mindössze néhány mikrowatt energia szükséges a jelenség előidézéséhez – kevesebb, mint amennyit egy okostelefon készenléti állapotban fogyaszt. Ezek a frekvenciakombók újszerű módon köthetik össze a különböző sebességű és működésű technológiákat, az MI-től kezdve a kvantumeszközökig. A kutatók ezért univerzális adapternek nevezik ezt a megoldást: ahogy egy USB-adapter összekapcsol különböző eszközöket, úgy képesek ezek a Floquet-magnonok hidat verni különböző technológiák közé.
A jövő informatikájához vezethet
A kutatók következő célja, hogy kiderítsék: működik-e a jelenség más mágneses geometriájú rendszerekben is. Ha igen, új kommunikációs csatornák nyílhatnak meg a kvantuminformatika, a mágneses adattárolás, az elektronikus áramkörök és a spintronika összekapcsolására. A teljes mérési és adatfeldolgozó rendszert a HZDR saját fejlesztésű Labmule automatizációs szoftvere irányította, amely lehetőséget nyújt a további, nagy pontosságú vizsgálatokhoz is.
