Учёные Саратовского национального исследовательского государственного университета имени Н.Г. Чернышевского совместно с коллегами из Института радиотехники и электроники РАН экспериментально показали, что спиновые волны в анизотропных магнитных средах могут распространяться практически без расплывания. Это открывает возможности для создания более компактных и энергоэффективных устройств передачи и обработки информации нового поколения – например, элементов магнонной электроники и сверхчувствительных СВЧ-систем.

Учёные показали, что в анизотропных средах волновой пучок может не расширяться по мере распространения. В обычных условиях волны постепенно «расплываются» – так же, как луч фонаря рассеивается в тумане. Однако в исследуемых магнитных структурах существуют направления, в которых волна сохраняет узкую форму на больших расстояниях.

Исследователи также подтвердили эффект сверхразрешения: «тень» объекта размером меньше длины волны сохранялась на расстоянии, в десятки раз превышающем размеры самого объекта. В классической физике такие детали обычно быстро размываются из-за дифракции.

Авторы работы объясняют, что сочетание экспериментов и численного моделирования позволяет не только обнаруживать новые волновые эффекты, но и заранее рассчитывать параметры будущих устройств на их основе – например, магнонных линий передачи сигнала и элементов вычислительных систем.

Особую роль в экспериментах сыграли плёнки железо-иттриевого граната – материала с рекордно низким затуханием спиновых волн. Благодаря этому сигнал можно передавать на сантиметровые расстояния в гигагерцевом диапазоне с минимальными потерями.

Для исследований в области магноники лаборатория СГУ использует установку бриллюэновского рассеяния света, вычислительный кластер для микромагнитного моделирования, а также комплекс лазерной абляции и СВЧ-характеризации, позволяющий создавать субволновые структуры в ферритовых плёнках и измерять их свойства с высокой точностью.