Учёные Саратовского национального исследовательского государственного университета имени Н.Г. Чернышевского разработали новый тип магнонного устройства на основе двухслойного кристалла из железо-иттриевого граната, способного эффективно разделять спиновые волны по частотам. Это достижение открывает перспективы для создания принципиально новых вычислительных систем с ультранизким энергопотреблением и высокой плотностью элементов.

Группа исследователей из лаборатории «Магнитные метаматериалы» СГУ сделала важный шаг в этом направлении, создав уникальную двухслойную структуру из железо-иттриевого граната. Этот материал был выбран не случайно – он обладает рекордно низкими потерями при распространении спиновых волн. Разработанное устройство работает как своеобразный «частотный фильтр» для магнитных волн, направляя волны разной частоты в разные слои структуры.

Физический принцип работы устройства основан на тщательно рассчитанном взаимодействии между двумя магнитными слоями. За счёт различий в их свойствах создаются так называемые запрещённые зоны для опредёленных частот – аналогично тому, как фотонные кристаллы управляют распространением света. В результате волны с разными частотами автоматически разделяются между слоями, что позволяет создавать многоканальные системы передачи информации.

Экспериментальное подтверждение работы устройства было получено с помощью уникальной установки Бриллюэновской спектроскопии, позволяющей с нанометровой точностью исследовать распространение спиновых волн. Измерения показали, что устройство эффективно работает при комнатной температуре, что крайне важно для практического применения.

Особую ценность этой разработке придает её потенциальная совместимость с существующими технологиями производства микрочипов. В перспективе такие структуры могут стать основой для создания нового поколения вычислительных устройств, где логические операции будут выполняться не электрическими токами, а спиновыми волнами. Это позволит в десятки раз снизить энергопотребление и значительно увеличить плотность элементов на чипе.