Ontdekking van de snelste voortbeweging van magneetgolven

ENGINEERINGNET.BE - Magneetgolven bewegen, net als lichtgolven, met een vaste maximale snelheid door een materiaal. Maar op de kleinst mogelijke lengteschaal, ofwel nanometer, en de kortst mogelijke tijdschaal, geheten femtoseconde, gedraagt magnetisme zich anders.

‘Je kunt het vergelijken met supersonische vliegtuigen, die bewegen zich sneller dan de maximale snelheid van geluidsgolven. We noemen deze allersnelste magneetgolven dan ook supermagnonisch’, vertelt natuurkundige Johan Mentink.

Dankzij een nieuwe theoretische methode geïnspireerd op machine learning lukte het de onderzoekers om berekeningen te doen aan tweedimensionale magneten. 'We begrijpen nu waardoor deze supermagnonische magneetgolven kunnen bestaan.’

In de huidige computers zijn het elektronen die informatie overbrengen van A naar B. De snelheid van deze manier van informatieoverdracht loopt echter tegen grenzen aan. Ook treedt er energieverlies op doordat elektronen onderweg weerstand ervaren.

Een alternatief is om lichtpulsen te gebruiken voor informatieoverdracht, zoals bijvoorbeeld bij glasvezelinternet wordt gedaan. Informatieoverdracht met licht is sneller en energiezuiniger.

Mentink: ‘Wij zoeken naar een manier om datatransport tegelijkertijd sneller, energiezuiniger én kleiner te maken. Lichtgolven bewegen snel, maar de golflengte van licht is vrij lang. Voor kleinere oplossingen zul je dus moeten kijken naar kleinere golven: magneetgolven bijvoorbeeld.”

Sneller, kleiner en zuiniger is cruciaal voor de computers van de toekomst. Denk bijvoorbeeld aan de enorme datacentra die nu al een groot deel van de capaciteit van het stroomnet gebruiken: dat kost in de toekomst alleen maar meer elektra.

’Uit ons onderzoek blijkt dat datatransport met supermagnonische beweging in theorie nog sneller kan dan werd geacht. We weten echter nog niet precies hoe magnetisme werkt op de allerkleinste lengteschalen en kortste tijdschalen.'

"Om magnetisme uiteindelijk in de praktijk in te kunnen zetten voor dataverwerking, moeten we eerst de fundamentele natuurkunde erachter nog verder doorgronden. Dit onderzoek verlegt de grenzen van onze kennis en brengt ons een stap dichterbij.’