Informatie-overdracht zonder dissipatie

Momenteel vormt het transport en de sturing van elektrische ladingen de basis voor de meeste elektronische componenten. Een groot nadeel van deze technologie is dat elektrische stromen warmte genereren vanwege de elektrische weerstand. Gezien het gigantische aantal elektronische componenten dat wereldwijd wordt gebruikt, is het energieverlies immens. Een energiezuinig alternatief kan het gebruik van spingolven zijn om informatie te transporteren en te verwerken, omdat die lang niet zoveel warmte dissiperen. Dergelijke componenten kunnen ook veel compacter zijn. Wetenschappers over de hele wereld zijn daarom op zoek naar materialen waarin magnetische spingolven kunnen worden gebruikt om informatie te transporteren. Een internationaal onderzoeksconsortium met significante deelname van de Technische Universiteit van München heeft nu een belangrijke stap voorwaarts gezet in deze zoektocht. Hun waarnemingen van spingolven op cirkelvormige trajecten in bepaalde magnetische materialen kunnen ook een doorbraak betekenen voor kwantumtechnologieën die golven gebruiken om informatie te transporteren. Voor toepassingen die gebruik maken van deze magnetische golven, is het belangrijk om eigenschappen zoals golflengte of richting te regelen. Bij conventionele ferromagneten – waarbij de magnetische momenten allemaal in dezelfde richting wijzen – planten magnetische golven zich over het algemeen in een rechte lijn voort. De voortplanting van dergelijke golven is heel anders in een nieuwe klasse van magnetische materialen, die, zoals een doos ongekookte spaghetti, bestaat uit een strakke configuratie van magnetische vortexbuizen. Vanwege hun niet-triviale topologische eigenschappen en als erkenning van de theoretisch-wiskundige ontwikkelingen van de Britse kernfysicus Tony Skyrme, staan deze vortexbuizen bekend als skyrmionen. Met behulp van verstrooiing van gepolariseerde neutronenhebben Tobias Weber en zijn team van het Institut Laue Langevin (ILL) in Grenoble, Frankrijk nu bewezen dat de voortplanting van magnetische golven loodrecht op dergelijke skyrmionen niet in een rechte lijn plaatsvindt, maar eerder langs een cirkelvormig pad.