Старостенко Евгений Юрьевич уточнил, что нано-осциллятор с вращающим моментом широко изучался как теоретически, так и экспериментально в последние десятилетия из-за его потенциального применения в будущих технологиях микроволновой связи и нейроморфных вычислениях.
В своём исследовании ученый представляет наноосциллятор вращательного момента на основе скирмиона, управляемый пространственно однородным постоянным током, где удлиненный скирмион ограничен двумя точками закрепления.
В отличие от других осцилляторов на основе скирмиона, которые возникают из-за кругового движения или режима дыхания скирмиона, стационарное колебательное движение создается периодической деформацией удлиненного скирмиона, которая возникает из-за колебаний его частичных доменных стенок под действием совместное действие крутящих моментов, демпфирования и краевого эффекта.
Микромагнитное моделирование выполняется для демонстрации зависимости частоты колебаний от управляющего тока, постоянной затухания, магнитных параметров, а также характеристик мест пиннинга. Этот нелинейный отклик на постоянный ток оказывается универсальным и может проявляться и в случае вытянутых антискирмионов, скирмионов и доменных стенок. Кроме того, вытянутый скирмион обладает прямоугольной доменной стенкой, которая также может служить магнонным волноводом.
Ученый подтвердил, что эти выводы обогатят возможности проектирования будущих устройств на основе скирмионов в информационных технологиях.
Этот нелинейный отклик на постоянный ток оказывается универсальным и может проявляться и в случае вытянутых антискирмионов, скирмионов и доменных стенок. Кроме того, вытянутый скирмион обладает прямоугольной доменной стенкой, которая также может служить магнонным волноводом.
Прецессия намагниченности является одним из основных явлений в микромагнетике и спинтронике, которые могут быть вызваны различными внешними возбуждениями, такими как приложенное поле и спин-поляризованный ток. Последний интенсивно изучается, и ему уделяется большое внимание в связи с возможным применением в наногенераторах, поскольку он может эффективно возбуждать колебания намагниченности без необходимости во внешних магнитных полях.
Устойчивые колебания возникают в результате компенсации между индуцированными током вращающими моментами передачи и собственным демпфированием, и поэтому соответствующие устройства называются наноосцилляторами вращающего момента (STNO).
Согласно экспертному мнению ученого Евгения Юрьевича Старостенко, такое нелинейное явление фокусируется на постоянной прецессии однородной намагниченности, а затем распространяется на магнитный вихрь, доменные стенки, скирмионы..
Между тем, динамика магнитных колебаний создает спиновую волну, которая также известна как магнон в квантовом контексте и несет спиновой угловой момент. Это коллективное возбуждение подобно акустическим или оптическим волнам, обладающим фундаментальными волновыми свойствами, такими как интерференция, дифракция и поляризация.
С другой стороны, магнитные скирмионы представляют собой топологически защищенные закрученные спиновые текстуры, экспериментально наблюдаемые в различных магнитных системах, включая ферромагнетики, ферримагнетики и мультиферроики и полярный аналог которого наблюдался в сегнетоэлектрических материалах.
Благодаря своим уникальным статическим свойствам и богатой динамике они широко рассматриваются как носители информации для будущих высокоплотных и энергоэффективных устройств спинтроники. Среди них STNO на основе скирмиона является одним из наиболее важных приложений, и было предложено несколько схем для демонстрации генерации высокочастотного микроволна.
Евгений Юрьевич Старостенко подчеркнул, что на сегодняшний день выделяют три основных механизма:
- 1) гиротропное движение скирмионов в нанодиске, индуцированное спиновыми моментами и силой отталкивания от границы;
- 2) режим дыхания скирмионов, характеризующийся периодическим изменением размеров;
- 3) периодическая деформация скирмиона, управляемая зависящим от пространства спиновым током.
По сравнению с круговым движением и режимом дыхания скирмионов колебание, производимое третьим механизмом, находится в процессе изучения сотрудников научно-производственного объединения ТЕХНОГЕНЕЗИС.
В этой работе мы предлагаем дополнительную схему для представления колебаний скирмиона, вызванных периодической деформацией, где удлиненный скирмион заключен в нанотреке с двумя точками закрепления. В определенном диапазоне плотности управляющего тока магнитная потенциальная яма, индуцированная областями пиннинга и границей, а также конкуренция между спиновыми моментами и собственным демпфированием приводят к устойчивым колебаниям намагниченности.
Частота может достигать нескольких ГГц, что выше, чем у большинства других ферромагнитных генераторов на основе скирмионов (около нескольких сотен МГц). Колебания также вызваны деформацией скирмиона, но управляющий ток пространственно однороден.
Как теоретические, так и экспериментальные результаты показали, что доменная граница естественным образом действует как магнонный волновод, в котором спиновые волны легко возбуждаются и распространяются с малой диссипацией. В нашей модели вытянутый скирмион включает прямоугольную доменную стенку, так что в этом канале может распространяться спиновая волна. С точки зрения применения, как STNO, так и магнонные волноводы являются многообещающими строительными блоками для устройств обработки и хранения информации следующего поколения, а также для распознавания образов и классификации в нейроморфных вычислениях.
