Magnonový proud se obejde bez proudu elektrického, navíc signál téměř neslábne a materiál se neohřívá. Magnon funguje jako vlna, která převrací spiny v materiálu, tj. u elektronů mění hodnoty z +1/2 na -1/2 a naopak.
Čtecí hlavy harddisků založené na manipulaci se spinem se objevily už ve 20. století – spintronika je tedy odvětvím již etablovaným, dnes zejména díky všudypřítomným pamětem MRAM. Ve všech těchto případech je nicméně manipulace se spiny spojena s elektrickým proudem, respektive vyvolanou magnetizací. Spin u čtecí hlavy disku slouží ke čtení magnetického záznamu; v případě paměti MRAM je pak i sám oním magnetickým záznamem. Informaci ze spinu čteme podle toho, zda je dané uspořádání vodivé nebo nevodivé.
Informace ze spinu se v těchto případech čte pomocí elektrického proudu a stejně tak se s ní i manipuluje elektrickým nebo magnetickým polem; spintronika v tomto smyslu není „samostatná“. Vědci ale nyní přišli s tzv. magnonovými spinovými proudy, které jsou na elektrickém proudu nezávislé. Přenášejí přímo magnetické momenty, respektive spin. Magnon funguje jako vlna, která převrací spiny v materiálu, tj. u elektronů mění hodnoty z +1/2 na -1/2 a naopak.
Mezi národní tým z německých Johannes Gutenberg University Mainz a University of Konstanz a japonské Tohoku University (Sendai) nyní samostatný přenos spinové informace realizoval v rámci studie, která byla publikována v Nature Communications (první z autorů Joel Cramer). Autoři výzkumu kromě samotných magnonových proudů demonstrovali i „ventily“, jejichž pomocí lze tyto proudy ovládat. Magnony se šíří magnetickými materiály, ale přitom nevadí, pokud jde současně o izolanty. Způsoby zpracování dat by díky tomu mohlo jít dále rozšířit a zejména vylepšit energetickou účinnost těchto procesů; ztráta energie/síly signálu byla v rámci experimentů zanedbatelná ještě v řádu centimetrů. S tím souvisí i to, že studovaný magnonový proud na těchto rozměrech prakticky nevedl k zahřívání materiálu.
Vlastní fungování těchto jevů/eventuálních funkčních součástek je ovšem poměrně složité. Výzkumníci demonstrovali funkčnost na třívrstvém systému, který obsahoval feromagnetický izolant, antiferomagnetický izolant a nakonec kovový feromagnet (šlo o různé běžné sloučeniny železa, kobaltu a ytria, žádné exotické materiály). Z prvního materiálu vyšel (účinkem oscilace magnetického pole) magnonový proud, prošel antiferomagnetickým izolantem (antiferomagnetické látky sice nevytvářejí vnější magnetické pole, nicméně spiny elektronů jsou zde uspořádány) a teprve na konci, v kovovém feromagnetu, byl převeden na klasický elektrický proud pomocí tzv. inverzního spinového Hallova jevu.
Zdroj: Phys.org a další
