強磁性体を超高速通信・計算技術に対応させる(Making ferromagnets ready for ultra-fast communication and computation technology)

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2024-06-13 カリフォルニア大学リバーサイド校(UCR)

カリフォルニア大学リバーサイド校の研究者が率いる国際チームが、強磁性体における超高速スピン挙動を利用する方法を発見しました。この研究は、Physical Review Lettersに掲載され、次世代の通信および計算技術で使用されるテラヘルツ周波数の達成に道を開きます。強磁性体は、電子スピンが同一方向に整列し、スピン波を生成します。これにより、情報と信号の処理が可能となります。研究チームは、逆符号のスピン電流を注入することで、ナツーションと呼ばれる超高周波の自己持続的なスピン振動を引き起こすことを発見しました。これにより、強磁性体がテラヘルツデバイスの有力候補となる可能性が示され、次世代の超高速通信技術の開発が期待されます。

<関連情報>

強磁性体におけるスピン慣性と自己発振 Spin Inertia and Auto-Oscillations in Ferromagnets

Rodolfo Rodriguez, Mikhail Cherkasskii, Rundong Jiang, Ritwik Mondal, Arezoo Etesamirad, Allison Tossounian, Boris A. Ivanov, and Igor Barsukov
Physical Review Letters  Published:13 June 2024
DOI:https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.132.246701

強磁性体を超高速通信・計算技術に対応させる(Making ferromagnets ready for ultra-fast communication and computation technology)

ABSTRACT

Recent experimental confirmation of spin inertia in ferromagnets positions this well-developed material class as a prime candidate for THz frequency applications. Spin-torque driven critical spin dynamics, such as auto-oscillations, play the central role in many spin-based technologies. Yet, the pressing question on spin inertia’s effect on spin-torque driven dynamics in ferromagnets has remained unexplored. Here, we develop the theoretical framework of precessional auto-oscillations for ferromagnets with spin inertia. We discover and introduce the concept of nutational auto-oscillations and demonstrate that they can become pivotal for future ultrahigh frequency technologies. We conclude by revealing parallels between spin dynamics in ferrimagnets and inertial ferromagnets and derive an isomorphism that establishes a foundation for synergistic knowledge transfer between these research fields.

1700応用理学一般
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