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.
В мире растёт потребность в миниатюризации устройств обработки информации при снижении энергопотребления. Поэтому учёные активно ищут альтернативные подходы к обработке информации. Одним из наиболее перспективных направлений является магноника, где вместо электрических зарядов для передачи данных используются спиновые волны – коллективные возбуждения магнитных моментов в кристаллической решётке.
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.
«Нам впервые удалось реализовать частотно-селективное разделение спиновых волн между слоями структуры при комнатной температуре — это как научить магнитные волны самостоятельно выбирать нужный 'этаж' в микросхеме будущего», – поясняет доцент кафедры физики открытых систем СГУ А.В. Садовников.
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.
Результаты работы саратовцев опубликованы в научном журнале Physical Review Applied. Следующими шагами учёных станут исследование радиационной стойкости разрабатываемых магнонных устройств для применения в космической промышленности и разработка более сложных многоканальных устройств с одновременным исследованием температурной стабильности.
- 04.09.2026 / 16:05 Учёный СГУ доказал, что поведение сложной сети можно воспроизвести на одном устройстве
- 02.09.2026 / 10:00 Физики СГУ выяснили, как сделать наноматериалы прочнее и устойчивее к нагрузкам
- 24.08.2026 / 12:15 Соревнования конструкторских бюро: команда СГУ подтвердила надёжность системы и начала сборку стенда
- 27.08.2026 / 16:19 «Вавилов в СГУ»: о деятельности саратовских ботаников
- 21.08.2026 / 13:06 Новый алгоритм позволит точнее прогнозировать погоду и обрабатывать медицинские сигналы
- 17.08.2026 / 15:12 Сотрудники Ботсада СГУ продолжают восстанавливать популяцию редкого вида кустарника
- 17.08.2026 / 14:02 Учёные создали «умную» капсулу для лечения рака