Sentetik antiferromagnetler, manyetik olmayan bir aralayıcı ile ayrılmış, karşıt hizalanmış manyetik momentlere sahip alternatif ferromanyetik tabakalardan oluşan dikkatle tasarlanmış manyetik malzemelerdir. Bu malzemeler, radyo frekansı (RF) akımları gibi dış kuvvetlere yanıt olarak manyetik momentlerin davranışındaki hızlı değişikliklerle karakterize edilen ilginç mıknatıslama modelleri gösterebilir.
Her katmanın sentetik antiferromagnetlerde mıknatıslanması harici bir kuvvetle rahatsız edildiğinde, manyetik anları “önceden” ya da başka bir deyişle denge yönlerinin etrafında dönmeye başlar. Geçmişte yapılan çalışmalar, sentetik antiferromagnetlerde iki birincil kolektif spin salınım modu tanımlamıştır ve manyetik anların nasıl önlendiğini etkilemiştir.
Birincisi, ferromanyetik katmanların aynı yön ve fazdaki senkronize dönüşü ile karakterize edilen akustik moddur. İkincisi, ferromanyetik katmanların zıt yönlerde döndüğü optik moddur (yani bir katmanın mıknatıslanması ve diğeri aşağı).
Tohoku Üniversitesi ve diğer enstitüler araştırmacılar yakın zamanda sentetik antiferromanyetlerde akustik ve optik modlar arasındaki etkileşimi daha fazla araştırmak için bir çalışma gerçekleştirdiler. Makaleleri, yayınlandı Fiziksel İnceleme Mektuplarımagnon olarak bilinen üç quasiparticle arasındaki doğrusal olmayan etkileşimlerden kaynaklanan iki mod arasında bir enerji alışverişine işaret eden Rabi benzeri bölünme olarak bilinen bir fenomenin gözlemlendiğini bildirir.
Makalenin ortak yazarı Shigemi Mizukami, CEİD’a verdiği demeçte, “Bu çalışma iki farklı araştırma yönünün yakınsamasından ortaya çıktı.” Dedi. “Dr. Aakanksha Sud, sentetik antiferromagnetlerde doğrusal mod bağlantısı nedeniyle kırık simetri altında elektrikli yöntemler kullanılarak rabi benzeri bölünmeyi daha önce incelemişti.
“Paralel olarak, meslektaşlarım ve ben benzer sistemlerde doğrusal ve doğrusal olmayan dinamikleri tamamen optik teknikler kullanarak araştırıyorduk. Bu bizim için önemli bir soru ortaya çıkardı: Güçlü olmayan bir kuplaj simetrisini kırmadan ortaya çıkabilir mi?”
Bu araştırma sorusunu cevaplamak için ekip, elektriksel uyarma tekniklerini doğrusal olmayan dinamiklerle birleştiren bir deney gerçekleştirdi. Gözlemlerini daha iyi anlamak için, teorik fizikçi Dr. K. Yamamoto ile işbirliği yaptılar, bu da gözlemledikleri açık rabi benzeri bölünmenin, simetriyi kırmadan üç magnon etkileşimlerden ortaya çıktığını doğrulamalarına yardımcı oldular.
Mizukami, “Doğrusal olmayan bir rejimde mıknatıslama dinamiklerini heyecanlandırmamızı sağlayan RF düzeltmesi adı verilen bir elektrik tekniği kullandık.” “Sentetik bir antiferromagnete bir RF akımı uygulayarak – iki antiferromanyetik olarak bağlanmış ferromanyetik katmandan yapılmış – manyetik rezonansları indükledik ve ürettikleri voltaj sinyalini izledik.”
Deneylerinin bir parçası olarak, araştırmacılar bir RF akımı kullanarak sentetik bir antiferromagnet heyecanlandırdılar, bu da manyetik katmanlarında salınımlar indüklediler. Uyguladıkları RF, optik modun rezonans frekansının yarısına eşit bir sürüş frekansına sahipti, çünkü bu akustik ve optik modlar arasındaki doğrusal olmayan etkileşimleri etkinleştirdi.
Bu spesifik koşullar altında, akustik modun spektral zirvesinin, rabi benzeri bölünme olarak adlandırılan bir fenomen olan ikiye bölündüğünü bulmuşlardır. Bu fenomen, akustik ve optik modlar arasındaki bir bağlantıyı ima eder.
Mizukami, “Temel bulgumuz, doğrusal olmayan magnon bağlantısından dolayı rabi benzeri bölünmenin simetrinin kırılmasına güvenmeden simetrik bir sistemde meydana gelebileceğidir.” Dedi. “Bu, sadece içsel doğrusal olmayanların magnon modlarını melezleştirebileceğini açıkladı. Bu sonuçlar, yoğun madde sistemlerinde ve elektriksel olarak ayarlanabilir magnon tabanlı uygulamalarda doğrusal olmayan dinamiklerin daha geniş bir şekilde anlaşılmasına katkıda bulunmak için yeni fırsatlar açıyor.”
Bu son çalışmanın sonuçları, sentetik antiferromagnetlerde ve diğer manyetik materyallerde doğrusal olmayan etkileşimleri ve çok modlu bağlantıyı araştırmayı amaçlayan daha ileri araştırmaların yolunu açabilir. Gelecekte, yeni ayarlanabilir manyetik ve spintronic cihazların geliştirilmesine de katkıda bulunabilirler.
Mizukami, “Şimdi doğrusal olmayan bağlantının, bu çalışmada gösterilen ayakta duran manyetik rezonansları değil, daha fazla anlayış ve magnonlara dayalı potansiyel uygulamalar göz önüne alındığında, yayılan magnonları nasıl etkilediğini düşünüyoruz.”
Sud, “Malzeme tasarımı ve nanofabrikasyon yoluyla magnon yayılmasını kontrol etmek için yeni cihaz mimarileri geliştirmeyi planlıyoruz, doğrusal olmayan magnon dinamiklerine dayanan spintronic ve nöromorfik hesaplama için ölçeklenebilir, düşük güçlü platformlar oluşturmak.”
Yazarımız Ingrid Fadelli tarafından yazılmış, Gaby Clark tarafından düzenlenen ve Andrew Zinin tarafından gerçekleştirilmiş ve gözden geçirilmiş-bu makale dikkatli insan çalışmasının sonucudur. Bağımsız bilim gazeteciliğini canlı tutmak için sizin gibi okuyuculara güveniyoruz. Bu raporlama sizin için önemliyse, lütfen bir bağış (özellikle aylık) düşünün. Alacaksın reklamsız bir teşekkür olarak hesap.
