ENGINEERINGNET.BE - “Spingolven zijn golfjes in een magnetisch materiaal waarmee we informatie kunnen versturen”, legt Michael Borst uit, die het experiment leidde.
“Omdat spingolven een veelbelovende bouwsteen kunnen vormen voor een energiezuinige vervanger van elektronica, zoeken wetenschappers al jaren naar een efficiënte manier om spingolven te controleren en te manipuleren.”
De theorie voorspelt dat metalen elektrodes controle geven over spingolven, maar natuurkundigen zagen daar tot nu toe weinig van in experimenten.
“Wij hebben nu laten zien dat we spingolven goed kunnen controleren als we gebruik maken van een supergeleidende elektrode”, aldus Toeno van der Sar, Associate Professor bij TU Delft.
Een spingolf wekt een magneetveld op dat op zijn beurt een superstroom opwekt in de supergeleider. Die superstroom werkt als een spiegel voor de spingolf: de supergeleidende elektrode kaatst het magneetveld terug naar de spingolf.
De supergeleidende spiegel veroorzaakt spingolven die langzamer op en neer bewegen, en dat maakt de golven goed controleerbaar.
Borst: “Als spingolven onder de supergeleidende elektrode terecht komen, blijkt dat hun golflengte volledig verandert. Door de temperatuur van de elektrode een klein beetje te variëren, kunnen we de grootte van de verandering accuraat afstemmen.”
“We begonnen met een dun magnetisch laagje van yttrium-ijzer-granaat. Daar legden we een supergeleidende elektrode op, en nog een elektrode om de spingolven op te wekken. Door te koelen naar -268 graden kregen we de elektrode in een supergeleidende staat”, vertelt Van der Sar.
“De spingolven werden steeds langzamer naarmate het kouder werd. Dat geeft ons een handvat om de spingolven te manipuleren; we kunnen ze afbuigen, reflecteren, laten resoneren en meer. Het geeft ook nieuwe inzichten in de eigenschappen van supergeleiders.”
De onderzoekers brachten de spingolven in beeld door hun magneetveld te meten met een unieke sensor. Van der Sar: “We gebruiken elektronen in diamant als sensoren voor de magneetvelden van de spingolven. Ons lab is pionier van die techniek. We kunnen zo door de ondoorzichtige supergeleider heen naar de spingolven eronder kijken.”
Deze technologie staat nog wel in haar kinderschoenen. Borst: “Om bijvoorbeeld energiezuinige computers te maken met deze technologie, moeten we eerst kleine circuitjes gaan bouwen om berekeningen uit te voeren.”
“We kunnen nu ook apparaten ontwerpen op basis van spingolven en supergeleiders, die weinig warmte en geluidsgolven produceren”, stelt Van der Sar.
“Denk aan de spintronica-versie van frequentiefilters of resonatoren, onderdelen die in elektronische schakelingen zitten van bijvoorbeeld mobiele telefoons. Of schakelingen die als transistors of koppelstukjes kunnen dienen tussen de qubits in een quantumcomputer.”
