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

19521Банковский троян VENON на Rust атакует Бразилию с помощью девяти техник обхода защиты 19520Бонобо агрессивны не меньше шимпанзе, но всё решают самки 19519Почему 600-килограммовый зонд NASA падает на Землю из-за солнечной активности? 19518«Липовый календарь»: как расписание превращает работников в расходный материал 19517Вредоносные Rust-пакеты и ИИ-бот крадут секреты разработчиков через CI/CD-пайплайны 19516Как хакеры за 72 часа превратили npm-пакет в ключ от целого облака AWS 19515Как WebDAV-диск и поддельная капча помогают обойти антивирус? 19514Могут ли простые числа скрываться внутри чёрных дыр? 19513Метеорит пробил крышу дома в Германии — откуда взялся огненный шар над Европой? 19512Уязвимости LeakyLooker в Google Looker Studio открывали доступ к чужим базам данных 19511Почему тысячи серверов оказываются открытой дверью для хакеров, хотя могли бы ею не быть? 19510Как исследователи за четыре минуты заставили ИИ-браузер Perplexity Comet попасться на... 19509Может ли женщина без влагалища и шейки матки зачать ребёнка естественным путём? 19508Зачем учёные из Вены создали QR-код, который невозможно увидеть без электронного... 19507Девять уязвимостей CrackArmor позволяют получить root-доступ через модуль безопасности...
Ссылка