Lo sviluppo dei chip è complicato dall'aumento delle temperature nei moderni dispositivi elettronici basati su materiali semiconduttori. Perciò, lo sviluppo di circuiti integrati ad onda di spin (CI) in grado di eseguire l'elaborazione delle informazioni manipolando lo spin, piuttosto che movimenti di elettroni che producono calore, sta guadagnando attenzione. All'interno di questo campo, le onde di spin trasmesse attraverso un film isolante magnetico dimostrano una bassa perdita di energia e consentono la trasmissione a lunga distanza. D'altra parte, per trasmettere onde di spin all'interno di un film isolante magnetico, in precedenza era necessario collegare magneti permanenti relativamente grandi al film isolante magnetico, che era un problema per la realizzazione di circuiti integrati con onde di spin.

Taichi Goto della Toyohashi University of Technology e Caroline Ross del Massachusetts Institute of Technology e altri hanno collaborato per creare un film monocristallino di granato di ittrio e ferro (YIG) come isolante magnetico su più substrati, e trasmettere le onde di spin. Quindi hanno studiato l'influenza dell'entità dello stress nel film isolante magnetico su un'onda di spin. Di conseguenza, hanno scoperto che se la grandezza dello stress è grande, le onde di spin vengono trasmesse anche se i magneti permanenti attaccati sono deboli. Questo perché se c'è stress nel film isolante magnetico, ha lo stesso effetto di posizionare deboli magneti permanenti nelle immediate vicinanze.

Secondo l'assistente professore Goto, "YIG è uno dei materiali più degni di nota degli ultimi tempi, e nuovi dispositivi e nuovi fenomeni che utilizzano questa tecnologia, comprese le onde di spin, vengono scoperti uno dopo l'altro. Tra queste scoperte, stiamo guidando il mondo nello sviluppo di circuiti integrati spin wave utilizzando YIG. Nel passato, la relazione tra la risposta magnetica statica creata dallo stress e la risposta dinamica che indica il comportamento delle onde di spin nel film YIG non era ben compresa. Questo importante pezzo di sviluppo era ciò che volevamo mettere in atto con questa ricerca".

Takuya Yoshimoto, un ricercatore della Japan Society for the Promotion of Science (JSPS), che ha lavorato alla formazione dei campioni, disse, "Questa ricerca ha prodotto un'equazione che rappresenta la relazione tra stress e onde di spin nei film di isolanti magnetici. Questo non è solo un passo molto importante verso la realizzazione di circuiti integrati con onde di spin, ma accelera anche la ricerca e sviluppo sulle proprietà magnetiche ad alta frequenza nella banda dei GHz comprese le onde di spin e i materiali magnetici su scala nano e micro".

In questa ricerca, un film sottile di YIG con uno spessore di circa 100 nm è stato formato su tre substrati di granato con la stessa struttura di granato di YIG ma diverse costanti reticolari mediante deposizione laser pulsata, ed è stato utilizzato per studiare la struttura cristallina, ceppo di cristallo, e l'entità dello stress. Una coppia di elettrodi per l'eccitazione e la rilevazione delle onde di spin è stata formata sull'YIG fabbricato utilizzando la litografia a fascio di elettroni, ed è stata misurata la relazione tra il campo magnetico esterno e la frequenza di propagazione dell'onda di spin. È stata calcolata l'equazione di dispersione dell'onda di spin inclusa la variazione dell'anisotropia magnetica dovuta alla deformazione dei cristalli, ed è stato confermato che i risultati calcolati erano quasi uguali ai risultati misurati. Anche, modificando l'entità della deformazione generata, la dimensione del magnete richiesta per eccitare l'onda di spin è stata in grado di essere ridotta di circa 2,5 volte rispetto al caso senza sforzo. Di conseguenza, l'intero circuito integrato dell'onda di spin può essere miniaturizzato, e il dispositivo può essere fabbricato su un chip. Nel futuro, il gruppo di ricerca applicherà il dispositivo di interferenza di fase multi-input/output con onde di spin di questa tecnica a dispositivi con onde di spin reali, con l'obiettivo iniziale di dimostrare la funzione di un circuito integrato ad onda di spin fabbricato su un chip.