Магниты используются для хранения больших объемов данных. Их также можно использовать для передачи и обработки сигналов, например, в устройствах спинтроники. Внешние магнитные поля используются для изменения данных или сигналов. У этого есть несколько недостатков. «Генерация магнитных полей, например, с помощью катушки с током, требует много энергии и относительно медленно», – говорит профессор Джамал Беракдар из Института физики MLU.
Электрические поля могут помочь. «Однако магниты очень слабо – если вообще реагируют – на электрические поля, поэтому так трудно контролировать магнитные данные с помощью электрического напряжения», – продолжает исследователь. Поэтому команда из Германии и Китая искала новый способ усилить реакцию магнетизма на электрические поля. «Мы хотели выяснить, реагируют ли сложенные друг на друга магнитные слои принципиально иначе на электрические поля», – объясняет Беракдар. Идея: слои могут служить в качестве каналов данных для сигналов на магнитной основе. Если металлический слой, например платина, вставлен между двумя магнитными слоями, ток, протекающий в нем, ослабляет магнитный сигнал в одном слое, но усиливает его в другом.
С помощью подробного анализа и моделирования команда смогла показать, что этим механизмом можно точно управлять, настраивая напряжение. Это управляет током и обеспечивает точное и эффективное электрическое управление магнитными сигналами. Кроме того, он может быть реализован в наномасштабе, что делает его интересным для приложений наноэлектроники.
Исследователи пошли еще дальше в своей работе. Они смогли показать, что новая конструкция также сильнее реагирует на свет или, в более общем плане, на электромагнитные волны. Это важно, если электромагнитные волны должны проходить через магнитные слои или если эти волны должны использоваться для управления магнитными сигналами. «Еще одна особенность нашей новой концепции заключается в том, что этот механизм работает для многих классов материалов, как показывают симуляции в реальных условиях», – говорит Беракдар.
Таким образом, полученные данные могут помочь в разработке энергосберегающих и эффективных решений для передачи и обработки данных.
Исследование финансировалось Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG, Немецкий исследовательский фонд), Национальным фондом естественных наук Китая и Фондом естественных наук провинции Хунань в Китае.