六边形铜盘晶格释放自旋波控制

一个研究人员合作小组可能开发出一种通过在磁绝缘体上创建六边形铜盘图案来控制自旋波的方法。这一突破预计将提高人工智能和自动化技术等领域通信设备的效率和小型化。

在磁性材料中，电子自旋是对齐的。当这些自旋进行协调运动时，它们会在磁序中产生一种波纹，称为自旋波。自旋波产生的热量很少，并为下一代设备提供了丰富的优势。

在传统上依赖电流的半导体电路中实现自旋波可以减少功耗并促进高度集成。由于自旋波是波，除非受到结构和其他手段的控制，否则它们往往会沿随机方向传播。因此，全球范围内正在竞相开发能够产生、传播、叠加和测量自旋波的元件。

“我们利用自旋波的波状性质，成功地直接控制了它们的传播，”东北大学电气通信研究所副教授、该论文的合著者TaichiGoto指出。“我们首先开发了一种优异的磁绝缘体材料，称为磁性石榴石薄膜，它具有较低的自旋波损耗。然后，我们定期在该薄膜上排列直径小于1毫米的小铜盘。”

通过将铜盘排列成类似雪花的六边形图案，后藤和他的同事可以有效地反射自旋波。此外，通过旋转波角晶体(如图2所示)并改变自旋波的入射角，研究人员发现，波角带隙出现的频率在10至30度的范围内基本保持不变。这表明二维磁振子晶体具有自由控制自旋波传播方向的潜力。

“迄今为止，还没有实验证实由磁绝缘体和铜盘组成的二维磁振子晶体的自旋波入射角的变化，这是世界上第一份报告，”后藤说。

展望未来，该团队希望利用二维磁振子晶体展示自旋波的方向控制，并开发利用该技术的功能组件。

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