Nel campo emergente della spintronica Magnon, i ricercatori cercano di trasportare ed elaborare le informazioni per mezzo delle cosiddette correnti di spin magnon. A differenza delle correnti elettriche, su cui si basa l'odierna tecnologia informatica, le correnti di spin Magnon conducono momenti magnetici. Questi sono mediati da onde magnetiche, o magnon, che si propagano attraverso materiali magnetici. Un elemento fondamentale della spintronica Magnon è la logica Magnon, con cui le operazioni logiche vengono elaborate dalla sovrapposizione di correnti di spin.

Un team internazionale di fisici dell'Università Johannes Gutenberg di Mainz (JGU) e dell'Università di Costanza in Germania e dell'Università Tohoku di Sendai, Giappone, recentemente è riuscito ad aggiungere un ulteriore elemento all'insieme costruttivo della logica magnon. In una cosiddetta struttura della valvola di rotazione comprendente diversi ferromagneti, è stato possibile dimostrare che l'efficienza di rilevamento delle correnti magnoniche dipende dalla configurazione magnetica del dispositivo. In genere, ciò consente ai ricercatori di controllare la trasmissione o il blocco delle informazioni in entrata. Il lavoro di ricerca è stato pubblicato sulla rivista online Comunicazioni sulla natura con un membro della Graduate School of Excellence Materials Science di Mainz (MAINZ) con sede a JGU come primo autore.

L'obiettivo essenziale della spintronica magnon è sostituire la carica elettrica come vettore di informazioni con i magnon. Tra l'altro, magnon offrono la possibilità di calcolo basato su onde, che fornisce più opzioni per l'elaborazione logica dei dati. I magnoni inoltre si propagano negli isolanti magnetici con perdite relativamente piccole, che offre la prospettiva dell'attuazione di una migliore efficienza energetica dell'elaborazione dei dati.

La struttura della valvola di spin studiata è un sistema a tre strati comprendente il ferromagnete isolante, ittrio ferro granato (YIG), l'antiferromagnete isolante ossido di cobalto (II) (CoO), e il ferromagnete metallico cobalto (Co):YIG/CoO/Co. Per mezzo dei campi magnetici oscillanti delle microonde irradiate, viene indotta la rotazione deliberata della magnetizzazione YIG, che emette una corrente di spin magnon nel CoO. Nello strato metallico di Co, la corrente di spin di Magnon viene convertita in una corrente di carica a causa del cosiddetto effetto Hall di spin inverso, e viene così rilevato.

Il dispositivo simile a un interruttore inoltra o sopprime la corrente magnon come segnale elettrico

L'esperimento ha dimostrato che l'ampiezza del segnale rilevato dipende fortemente dalla configurazione magnetica della valvola di spin. Nel caso di allineamento antiparallelo della magnetizzazione YIG e Co, l'ampiezza del segnale è circa il 120 percento maggiore rispetto allo stato parallelo. La commutazione ripetitiva della magnetizzazione Co ha ulteriormente rivelato la robustezza dell'effetto e allo stesso modo la sua idoneità per il funzionamento a lungo termine. "Del tutto, questo effetto consente in una certa misura l'implementazione di un dispositivo simile a un interruttore, che sopprime o inoltra la corrente di Magnon come segnale elettrico, "ha detto Joel Cramer, primo autore dell'articolo e membro della Graduate School of Excellence Materials Science di Mainz. "Il risultato del nostro esperimento è un effetto che potrebbe trovare applicazione in future operazioni di logica magnon, dando così un contributo essenziale al campo della magnon spintronica, " ha aggiunto Cramer.