Chwytanie fali magnetycznej dla nowych urządzeń
Materiały naturalne wchodzą w interakcję z promieniowaniem elektromagnetycznym, ponieważ zawierają ładunek, nawet jeśli są całkowicie neutralne. Jednak materiały wchodzą także w interakcję z promieniowaniem elektromagnetycznym w wyniku spinu, fundamentalnej właściwości cząstek elementarnych. W szczególności niektóre atomy charakteryzuje spin netto lub moment magnetyczny i dlatego nazywane są magnetycznymi. Metamateriały to materiały wytworzone przez człowieka, które przejawiają wyjątkowe i interesujące właściwości niewystępujące w przyrodzie. Tworzenie sztucznych struktur w materiałach magnetycznych może stworzyć szansę na nieprzewidziane właściwości, funkcje i zastosowania, łącznie z magnetycznymi kontrolowanymi polem nielotnymi urządzeniami elektromagnetycznymi. Dzięki finansowaniu ze środków UE naukowcom pracującym nad projektem "Novel wave phenomena in magnetic nanostructures" (NOWAPHEN) udało się przekroczyć granice magnetyzmu i jego zastosowań. Magnony to zbiorowe źródła wzbudzenia struktury spinu elektronów w sieci krystalicznej. Kryształy magnoniczne, analogiczne do kryształów fotonicznych dysponujących zakresem częstotliwości, w którym propagacja światłowodowa jest zakazana (pasmo wzbronione), to metamateriały, które posiadają strukturę periodyczną zakazującą propagacji fali spinowej w pasmach ograniczonych. Zespół NOWAPHEN, za sprawą wielostronnego transferu wiedzy, przeprowadził szereg innowacyjnych badań polegających na udowodnieniu słuszności koncepcji, aby położyć podwaliny pod przyszły rozwój metamateriałów magnonicznych. Ich badanie obejmowało takie dziedziny, jak spintronika, magnonika, elektromagnetyka i elektronika mikrofalowa. Liczne nieuzyskane dotąd rezultaty oraz publikacje potwierdzają sukces projektu. Do największych osiągnięć zaliczyć można nowe metody charakterystyki do badania urządzeń magnonicznych i właściwości magnetycznych na powierzchniach międzyfazowych. Naukowcy odkryli zwiększoną transmisję fal spinowych w nanoprzewodach o zygzakowatym stanie magnetyzacji. Otwiera to drzwi do zastosowania wpływu na prędkość propagacji w magnonicznym tranzystorze modulacji prędkości. Zespół odkrył także nową formę anizotropii magnetycznej oraz nową klasę zjawiska nieodwracalnej fali spinowej typowej dla zmetalizowanych kryształów magnoniczych. Magnonika i magnetofotonika znajdują się u wrót nowej epoki odkryć i urządzeń magnetycznych o możliwościach kontrolowania fali w ciałach stałych znacznie wykraczających poza te oferowane przez fotonikę i plazmonikę. Zespół NOWAPHEN kolosalnie pogłębił wiedzę, wnosząc ważny wkład w europejską doskonałość w dziedzinie, która ma mieć ogromne znaczenie społeczno-gospodarcze.
Słowa kluczowe
Magnonika, fale spinowe, metamateriały, zjawiska falowe, nanostruktury magnetyczne
