布鲁克海文国家实验室科学家探讨了与纳米级电子设备同步磁性旋转的方法

由极薄的铜层分开的堆叠的纳米级磁性涡旋（蓝色和绿色圆盘）可以驱动以谐振，可能产生强大的信号，可以在新一代的手机，计算机和其他应用中工作。该图示出了这样的堆叠涡旋阵列，每个阵列的直径为几百纳米。

Brookhaven国家实验室研究人员正在开发方法，以使纳米级设备中的磁性旋转同步，以构建微小的信号产生或接收天线和其他电子设备。

Upton，纽约 - 美国能源部的科学家布鲁克海汶国家实验室正在寻求与纳米级设备中的磁性旋转同步的方法，以构建微小但更强大的信号产生或接收天线和其他电子设备。他们在自然通信中发表的最新工作表明，由极薄的铜层分开的堆叠纳米级磁涡流可以被驱动齐声，可能产生强大的信号，可以在新一代的手机中工作，计算机和其他应用程序。

这种“闪光”技术革命的目的是利用电子的“旋转”的力量，该物业负责磁性，而不是负电荷。

“几乎所有今天的电子技术，从灯泡到智能手机，涉及收费的流动，”布鲁克霍夫医药主义哈维尔·普莱斯队，铅作者在新的研究中。“但是利用旋转可以打开门，以便更紧凑，新颖的类型的天线充当自旋波发射器，信号发生器 - 例如同步计算机内部的所有内容以及内存和逻辑设备的时钟。”

利用旋转的秘诀是控制其进化和旋转配置。

“如果你抓住圆形冰箱磁铁并将其放置在图像电子旋转的显微镜下，你会看到磁铁有几个名为域的地区，在每个域中的所有旋转点相同的方向，”group 。“如果你要缩小到小于红细胞的尺寸，那么磁铁内的旋转将开始将自己与独特的旋转纹理保持一致。”

例如，在具有仅500纳米（亿米）的半径的磁盘中和厚度仅为25纳米的厚度，盘不能再支持多个域，并且旋转以飓风状旋转模式对齐以减少整体磁能。平行于盘的表面旋转围绕核心旋转，就像飓风的眼睛一样，顺时针或逆时针。并且在核心，磁旋转点向上或向下点。因此，这种结构是磁性涡流，具有四种可能的状态或逆时针配对，顺时针或逆时针配对。

更重要的是，通过施加电流或外部磁场，可以通过施加电流或外部磁场，“磁性涡流的芯可以在纳米芯片内移动，因此它的表现得很大类似于颗粒 - 一种准颗粒，”Pulecio表示。施加某些高频电磁激励可以将涡旋芯设置在围绕光盘中心的圆周运动中。这些循环动作或振荡是科学家希望使用的东西。

“基于磁性涡旋的振荡器可以调整以在不同狭窄的频率下运行，使它们对于电信应用来说非常灵活，”Pulecio表示。“它们也是独立的元素，比基于电压而不是旋转的振荡器小约100,000倍，因此它们可能证明更便宜，消耗更少的电力，并且不会在设备上占用。如果您谈论手机，可穿戴电子设备，平板电脑等小型化，则这尤其重要。“

然而，目前，与目前使用的振荡技术相比，这些光学设备的功率输出相对较小。因此，科学家正在探索同步多个磁涡旋的振荡的方法。

在自然通信纸张，Pulecio，朱和他们的合作者，Brookhaven的国家同步射源和Stony Brook大学通过堆叠一个漩涡在另一个漩涡上探讨了三个维度的延伸，分开了一块漩涡通过薄的非磁性层。他们调查了不磁层的厚度如何影响纳米级的基本相互作用，以及如何影响涡流的耦合动态。它们直接拍摄了使用高分辨率Lorentz透射电子显微镜成像的高频刺激涡流的扭转。

结果：较厚的分离层导致两盘中的耦合涡旋的稍微无序运动。分离层较薄，涡流越强，在空间中同步到相干圆周运动。这可以通过通过耦合的3D堆叠创建同步微小振荡器阵列来帮助克服基于涡旋的旋转天线的电力限制。

科学家们目前正在与其他更加异国情调的系统合作，以了解可能使旋转技术成为现实的时间和空间中的动态。

“磁性漩涡是第一个观察到的磁性准粒子之一，我们目前正在寻求扩大我们的调查，以观察其他新发现的旋转纹理以及我们如何利用这些新发现的纺织纹理，”Pulecio说。

本研究得到了基础能源科学核心研究计划的支持，即科学职务。Brookhaven National实验室的功能纳米材料中心部分支撑装置的制造。

出版物：J.F.Purecio等，“驱动层间耦合磁涡旋的”一致性和方式，“自然通信5，物品编号：3760; DOI：10.1038 / ncomms4760

图像：布鲁克黑文国家实验室