Создавать электронные устройства, способные настраиваться на различные диапазоны частот и легко менять внутренние настройки, позволят разработанные в СГУ магнитные метаповерхности, считают ученые вуза.
Метаматериалами называют искусственно созданные среды, которые могут обладать не встречающимися в природе свойствами. Следующим шагом для ученых стала разработка метаповерхностей – планарных метаматериалов с искусственно созданными двумерными (2D) периодическими структурами в виде металлических или диэлектрических включений, чей период намного меньше длины волны, рассказали в Саратовском государственном университете (СГУ).
Специалисты создавали для оптического и микроволнового диапазонов метаматериалы, свойствами которых, как правило, нельзя было управлять с помощью внешних полей. Но недавние результаты работы ученых СГУ позволили создать магнитные метаповерхности, свойствами которых можно управлять с помощью внешнего магнитного поля как в микроволновом, так и в терагерцовом диапазонах частот (от 3 ГГц до 0.3 ТГц), обратили внимание в вузе.
"Магнитные метаповерхности мы создаем из ферро- и антиферромагнитных сред, которые в отсутствии внешнего постоянного магнитного поля обладают внутренней магнитной упорядоченностью. В таких средах распространяются спиновые волны, которые представляют серьезную альтернативу для традиционной (зарядовой) электроники", – рассказал заведующий кафедрой электроники, колебаний и волн СГУ Сергей Гришин.
В магнитных материалах передача/запись информации осуществляется не за счет переноса заряда, а за счет переориентации спина электрона, что открывает возможность для создания устройств с малым энергопотреблением, продолжил он.
Кроме того, характеристиками спиновых волн можно легко управлять с помощью изменения направления и величины внешнего магнитного поля и, как следствие этого, создавать на основе магнитных материалов перестраиваемые устройства функциональной электроники (фильтры, резонаторы, линии задержки), привел пример ученый.
"Мы научились создавать, так называемые, сэндвич-структуры, которые представляют собой многослойники, состоящие из магнитных метаповерхностей, граничащих либо с полупроводниковыми пленками, либо с пленками сегнетоэлектрика. Это позволяет управлять нашими метаповерхностями не только с помощью магнитного, но и электрического поля, а также – лазерного луча", – добавил эксперт.
В настоящее время перед исследовательской группой стоит задача оптимизации методов получения метаповерхностей для возможности дальнейшей интеграции технологии в промышленность, обратил внимание Сергей Гришин.
Исследование проведено при поддержке гранта РНФ № 19-79-20121 "Метаповерхности для управления спин-волновыми процессами в магнитных микро- и наноразмерных структурах". Работы по теме продолжаются в рамках Программы развития вуза до 2030 года, предусмотренной федеральным проектом Минобрнауки "Приоритет 2030".
По материалам РИАНовости