Elektrický proud na vstupní elektrodě vytvoří magnonovou vlnu, který po průchodu elektrických izolantem na výstupní elektrodě vytvoří zase elektrické napětí. Credit: University of Groningen / Xiangyang Wei

Magnony tečou ultratenkými materiály překvapivě rychleji

Tenčí drát má (relativně) vyšší elektrický odpor. Opačně to může fungovat ve velmi tenkých vrstvách blížících se 2D a/nebo za velmi nízkých teplot. Fyzikové z University of Groningen a Brest University nyní stejný jev zaznamenali také v případě magnonů – tedy spinových vln (kvazičástic), které procházejí materiálem a přitom převracejí spiny. Zvýšení vodivosti magnonů v tenkých vrstvách elektrických izolantů bylo prudké a nečekaně k němu došlo už při pokojové teplotě.
Vědci nejprve do platiny pustili elektrický proud. Když pak elektrony ale narazily na (fero?)magnetický elektrický izolant v podobě yttrito-železitých granátů (YIG, yttrium iron garnet), samotný proud se samozřejmě zastavil; ukázalo se ale, že dál se přenáší samotná spinová excitace. Na druhém konci vrstvy YIG byla umístěna elektroda s rolí detektoru. Zde nastal opačný proces, kdy magnony zase vytvořily měřitelné elektrické napětí.
Vědci se pak rozhodli sledovat pohyb magnonů ultratenkými (nanometrovými) vrstvami YIG; i když se striktně vzato ještě nejednalo o 2D materiály, byly dost tenké na to, aby se jimi magnony mohly pohybovat prakticky jen ve dvou rozměrech. Jak se ukázalo, v porovnání s objemovým materiálem YIG se spinová (magnonová) vodivost zvýšila o tři řády. Autoři studie připouštějí, že celému jevu zdaleka plně nerozumíme; navíc je překvapivé, že růst magnonové vodivosti nastal už za pokojové teploty. Možná se zde dostáváme k nějaké nové, dosud neznámé fyzice.
Co se pak týče využití, samozřejmě se nabízí spintronika, kde nedochází k transportu samotných „fyzických“ elektronů a z toho vyplývajícímu generování tepla. Spoluautor studie Bart van Wees z University of Groningen k tomu dodává, že protože magnony jsou bosony (vlny mají celočíselný spin), mohlo by být možné vytvořit koherentní stav srovnatelný s Boseho-Einsteinovým kondenzátem a dostat se až ke spinové supravodivosti.

X.-Y. Wei et al, Giant magnon spin conductivity in ultrathin yttrium iron garnet films, Nature Materials (2022). DOI: 10.1038/s41563-022-01369-0
Zdroj: University of Groningen / Phys.org

Poznámka PH: Omluva autora, už ani samotný princip „převodu a přenosu“ mi není zrovna jasný (především výstup: jak z nějak uspořádaných spinů elektronů tedy na konci vytvořit napětí?). Možná by se to dalo využít i k přenosu klasického proudu, bez spintroniky jako takové? (Jak velké bylo výstupní napětí ve srovnání se vstupem?)

Zdokonalili konverzi fotonů na vyšší energii

Sluneční světlo obsahuje vysokoenergetické ultrafialové fotony s vlnovou délkou kratší než 400 nm, které lze …

Napsat komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *

Používáme soubory cookies pro přizpůsobení obsahu webu a sledování návštěvnosti. Data o používání webu sdílíme s našimi partnery pro cílení reklamy a analýzu návštěvnosti. Více informací

The cookie settings on this website are set to "allow cookies" to give you the best browsing experience possible. If you continue to use this website without changing your cookie settings or you click "Accept" below then you are consenting to this.

Close