Only Perception: 磁振子學：奈米級自旋波能取代微波

2011-09-08

磁振子學：奈米級自旋波能取代微波

Nanoscale spin waves can replace microwaves
http://www.physorg.com/news/2011-09-nanoscale-microwaves.html

September 7, 2011

一群來自瑞典 Gothenburg 大學與 Royal Institute of Technology（KTH）的科學家已成為世上第一個證明關於奈米級自旋波（spin waves）的理論與觀察相符的小組。這開闢新的道路，能以更小、更便宜以及所需資源更少的元件，取代許多應用裡的微波技術，例如行動電話與無線網路。這項研究已發表在科學期刊 Nature Nanotechnology 中，奈米科學中最著名的期刊。

"我們與其他二個研究小組角逐成為第一個在實驗上證實理論性預測的小組，這些預測在近十年前首度出現。我們之所以成功，是因為我們建構磁性奈米接點（magnetic nanocontacts）的方法以及在我們夥伴實驗室那邊的特殊顯微鏡（位於義大利的 Perugia 大學），" Gothenburg 大學物理系的 Professor Johan Akerman 表示，在此他領導應用自旋電子學小組。

此研究計畫（那始於二年前）的目標，是要證明來自磁性奈米接點的自旋波傳播。去年秋天，該小組在電性測量的協助下已能證明自旋波的存在，而成果已發表在科學期刊 Physical Review Letters 上。而新成果則發表在 Nature Nanotechnology ，奈米科學中最知名的期刊。

研究小組利用世上三套先進自旋波顯微鏡的其中一套（位於義大利 Perugia 鎮的大學），將運動視覺化。這套顯微鏡使他們能以大約 250 奈米的解析度看見元件的動態特性。

這些結果為新的研究領域，稱為「磁振子學（magnonics）」，開闢道路。

"我認為我們的研究結果將發出磁振子元件（magnonic components）與電路開始迅速發展的訊號。令人格外振奮的是，這些元件是由簡單的直流電供電，那接著在微波領域中被轉換成自旋波。這些波的頻率能直接以電流控制。這將使得全新功能成為可能，" Johan Akerman 表示，他正前瞻接下來幾年令人振奮的發展。

它的磁光（magneto-optical）與金屬特性意味著磁振子科技能與傳統基於微波的電子電路整合，而這將使得完全不曾嘗試過的技術結合成為可能。磁振子元件傳統微波技術更適合微型化。

※ 相關報導：

＊ Direct observation of a propagating spin wave induced by spin-transfer torque
http://dx.doi.org/10.1038/nnano.2011.140

M. Madami, S. Bonetti, G. Consolo, S. Tacchi, G. Carlotti,
G. Gubbiotti, F. B. Mancoff, M. A. Yar & J. Akerman
Nature Nanotechnology (2011)
doi: 10.1038/nnano.2011.140

＊ Experimental Evidence of Self-Localized and Propagating Spin Wave Modes in Obliquely Magnetized Current-Driven Nanocontacts
http://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.105.217204

Stefano Bonetti, Vasil Tiberkevich, Giancarlo Consolo,
Giovanni Finocchio, Pranaba Muduli, Fred Mancoff,
Andrei Slavin, and Johan Åkerman
Phys. Rev. Lett. 105, 217204 (2010) [4 pages]
doi: 10.1103/PhysRevLett.105.217204