Революционный прорыв в визуализации спиновых волн открывает путь к компьютерам будущего

В январском выпуске Nature Materials 2025 года описано революционное достижение ученых из Брукхейвенской национальной лаборатории – создание метода визуализации спиновых волн в реальном времени на наноуровне с беспрецедентным временным и пространственным разрешением.
Революционный прорыв в визуализации спиновых волн открывает путь к компьютерам будущего
Изображение носит иллюстративный характер

Группа исследователей под руководством старшего физика Йимея Чжу разработала уникальную технологию, объединяющую модифицированный электронный микроскоп с микроволновой технологией. «Это первый случай наблюдения спиновых волн с помощью электронной микроскопии», – отмечает ведущий автор исследования Чухан Лю, аспирант Университета Стони Брук.

Спинтроника, изучающая как заряд, так и спин электронов, и её подраздел магноника, исследующий коллективное поведение спинов, открывают путь к энергоэффективным вычислениям и квантовым устройствам. Однако до сих пор существовала проблема изучения спиновых волн на наноуровне из-за недостаточной чувствительности и скорости существующих методов микроскопии.

Исследователи создали и стабилизировали особую топологическую магнитную структуру в тонких пленках пермаллоя, используя литографическое структурирование и микроволновую технологию. В пленках наблюдались спиновые вихри, антивихри и магнитные доменные стенки. При подаче радиочастотного электрического сигнала через антенну генерировались, распространялись и интерферировали спиновые волны.

Ключевым техническим достижением стала разработка ультрабыстрого электронного импульсного генератора, созданного совместно с компанией Euclid Techlabs. Устройство получило престижную награду R&D 100 в 2019 году и премию за инновации в микроскопии в 2020 году. По словам физика Спенсера Рейсбика, синхронизация и выравнивание сотен изображений субмикронного масштаба оказались «сложнее, чем поиск иголки в стоге сена».

Новая технология имеет решающее значение для развития нейроморфных вычислений, стремящихся воспроизвести энергоэффективность и параллельную обработку данных, свойственную человеческому мозгу. «Конечная цель – понять и реализовать функциональность, подобную мозгу, в искусственных системах», – поясняет Йимей Чжу.

Метод открывает новые горизонты в электронной микроскопии, позволяя впервые захватывать динамику магнонов на гигагерцовых частотах, что соответствует современным беспроводным технологиям и квантовым кубитам. Это достижение создает мост между фундаментальными исследованиями и практическими промышленными применениями в вычислительной технике будущего.


Новое на сайте

20066[b]Фотосинтез в глазах мышей: возможно ли это без превращения в растение?[/b] 20065[b]СПКЯ стало СПМЯ: почему переименование болезни, затрагивающей миллионы женщин, заняло... 20064[b]Почему великая пирамида Гизы пережила все землетрясения за 4500 лет[/b] 20063[b]Генетика Homo erectus: что зубная эмаль рассказала о наших предках[/b] 20062[b]Кости в бухте эребус: что кости моряков Франклина рассказывают спустя полтора века[/b] 20061[b]Крупнейший плавучий ветрогенератор в мире: Китай испытывает установку у берегов... 20060[b]Карие глаза младенца стали индиго после лечения от COVID-19[/b] 20058[b]Почему серебряная чаша с Афиной пролежала в немецком лесу две тысячи лет?[/b] 20057[b]Дыра в атмосфере солнца: вспышка достигла пика и может зажечь полярное сияние[/b] 20056[b]Динго возрастом 950 лет: кто и зачем кормил могилу животного сотни лет?[/b] 20055[b]Томоэ гозэн: женщина-самурай, которая существовала на самом деле[/b] 20054[b]Что видели астронавты «Аполлона-12» над лунным горизонтом?[/b] 20053[b]Восковой блокнот на латыни и шёлковая туалетная бумага: кто посещал средневековый... 20052[b]Хантавирус на борту: 41 человек под наблюдением после рейса MV Hondius[/b]
Ссылка