Спинтроника — это бурно развивающаяся область науки, где используется спин электронов для создания устройств, способных хранить и передавать данные быстрее, эффективнее и с большей плотностью. Это открывает путь к миниатюрным устройствам, новым типам памяти, датчикам и квантовым технологиям.
Ключевой вызов — управление «спиновыми токами», потоком углового момента без электрического тока. До сих пор их измерение было косвенным и сложным. В новом исследовании учёные из Национального источника синхротронного излучения II (NSLS-II) в Брукхейвенской лаборатории DOE применили резонансное неупругое рассеяние рентгеновских лучей (RIXS) для прямого обнаружения магнонных спиновых токов — квантовых спиновых волн в магнитных материалах.
Эксперимент проводился на иттрий-железо-гранате (ИЖГ), где температурный градиент генерировал спиновый ток через перенос магнонов. RIXS выявил изменения в распределении магнонов, позволив определить их импульс и время релаксации. Это дало микроскопическую картину, недоступную традиционным методам, которые преобразуют спин в электрический сигнал.
«Мы наконец видим не просто волны, а фундаментальные частицы, — объясняет Джонни Пелличиари. — Это как понять состав океана, а не только его поверхность». Результаты, опубликованные в Nature, объединили усилия международной команды, включая теоретиков из Японии и Великобритании.
Этот прорыв открывает двери для изучения других форм переноса (фононы, орбитали) и развития спинтроник-устройств. Следующие шаги — эксперименты с тонкими плёнками и материалами вроде графена. Будущее электроники — в таких инновациях!
Художественное изображение спинового тока, возникающего в иттрий-железе в результате спинового эффекта Зеебека и исследуемого с помощью резонансного неупругого рентгеновского рассеяния на линии мягкого неупругого рентгеновского рассеяния (Soft Inelastic X-ray Scattering, SIX) в Национальном источнике синхротронного излучения II.
Источник: Валери А. Ленц/Брукхейвенская национальная лаборатория.
Дополнительная информация: Valentina Bisogni, Observing differential spin currents by resonant inelastic X-ray scattering, Nature (2025). DOI: 10.1038/s41586-025-09488-9. www.nature.com/articles/s41586-025-09488-9
Источник: https://phys.org/news/2025-09-advanced-ray-technique-enables-magnon.html