ENG: An international team of researchers at the University of California, Riverside, and the Institute of Magnetism in Kyiv, Ukraine, has developed a comprehensive manual for engineering spin dynamics in nanomagnets – an important step toward advancing spintronic and quantum-information technologies.

Despite their small size, nanomagnets — found in most spintronic applications — reveal rich dynamics of spin excitations, or “magnons,” the quantum-mechanical units of spin fluctuations. Due to its nanoscale confinement, a nanomagnet can be considered to be a zero-dimensional system with a discrete magnon spectrum, similar to the spectrum of an atom. Barsukov, an assistant professor of physics and astronomy at UC Riverside, explained that the interaction of magnons follows a set of rules – the selection rules. The researchers have now postulated these rules in terms of symmetries of magnetization configurations and magnon profiles. According to the researchers, a comprehensive set of rules reveals the mechanisms behind the magnon interaction.

The new work continues the efforts to tame nanomagnets for next-generation computation technologies. In a previous publication, the team demonstrated experimentally that symmetries can be used for engineering magnon interactions.

RO: O echipă internațională de cercetători de la University of California, Riverside, și de la Institutul de Magnetism din Kiev, Ucraina, a elaborat un manual cuprinzător de inginerie a dinamicii spinului în nanomagneți – un pas important în direcția avansării tehnologiilor spintronice și a tehnologiilor de informare cuantică.

În ciuda dimensiunilor lor mici, nanomagneții – care se regăsesc în majoritatea aplicațiilor spintronice – dezvăluie o dinamică bogată a excitațiilor de spin, sau “magnoni”, unitățile cuantico-mecanice ale fluctuațiilor de spin. Datorită limitelor sale date de scara nanometrică, un nanomagnet poate fi considerat un sistem zero-dimensional cu un spectru discret de magnoni, similar cu spectrul unui atom. Barsukov, profesor asistent de fizică și astronomie la UC Riverside, a explicat că interacțiunea magnonilor urmează un set de reguli de selecție. Cercetătorii au postulat acum acestea în termen de simetrii ale configurațiilor de magnetizare și ale profilurilor magonilor. Potrivit cercetătorilor, un set cuprinzător de reguli dezvăluie mecanismele care stau la baza interacțiunii magnonilor.

Noua lucrare continuă eforturile de îmblânzire a nanomagneților pentru tehnologiile de calcul de ultimă generație. Într-o publicație anterioară, echipa a demonstrat experimental că simetriile pot fi utilizate pentru ingineria interacțiunilor magnonice.

Source (University of California, Riverside, “A manual for engineering spin dynamics in nanomagnets”, 04.05.2023)

Paper: Etesamirad, A., Kharlan, J., Rodriguez, R., Barsukov, I. and Verba, R., 2023. Controlling Selection Rules for Magnon Scattering in Nanomagnets by Spatial Symmetry Breaking. Physical Review Applied, 19(4), p.044087.