Kohärente Spinwellen treiben die Domänenwandbewegung in Isolatoren an – Nature Nanotechnology

Magnetische Domänenwände können den Spinwellentransport in senkrecht magnetisierten Kanälen modulieren, während Magnonenspinströme die Domänenwandbewegung im bidotierten Yttrium-Eisen-Granat-Kanalgerät antreiben können.

Seit dem Vorschlag des magnetischen Rennbahnkonzepts ist die Bewegung magnetischer Domänen und Domänenwände (DW) mit Spinströmen ein wichtiges Forschungsgebiet in der Spintronik, da sie die Entwicklung einer echten magnetischen 3D-Datenspeicherung ermöglicht¹. Parallel dazu ist das Gebiet der Magnonik entstanden, um die elementaren kollektiven Anregungen des magnetischen Systems, Spinwellen (SW), und ihre Quanten, Magnonen, zu nutzen, um nanoskalige Datenverarbeitungsgeräte mit geringem Stromverbrauch auf der Grundlage kohärenter Wellen zu konstruieren². Jetzt schreibe ich rein Natur Nanotechnologie, Fan et al. haben einen Durchbruch erzielt, der die beiden Felder zusammenbringt, indem sie magnetische Domänenwände in einem Isolator bewegen und dabei kohärent angeregte Spinwellen als Spinstromträger verwenden³. Für die effiziente Anwendung dieses magnonischen Spindrehmoments ist die Verwendung eines speziellen magnetischen Isolators, nämlich bi-dotierter Yttrium-Eisen-Granat (Bi-YIG), mit seiner sehr geringen Dämpfung für Magnonen entscheidend. Aufgrund der geringen Verlustleistung sind die zur Bewegung der Domänenwände erforderlichen Energien um Größenordnungen geringer als bei früheren Experimenten mit metallischen Filmen. Aufgrund der langen Zerfallslänge der Magnonen und des geringen DW-Pinnings können die DWs sogar durch kurze Magnonenimpulse im Nanosekundenbereich über mehrere zehn Mikrometer bewegt werden. Dies eröffnet den Weg zu einer ladungsstromfreien magnetischen Logik, die Spinwellen als Datenträger und magnetische Domänenwände als Speicherbits kombiniert.