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.
Работа исследователей лаборатории «Магнитные метаматериалы» СГУ и «Лаборатории исследования СВЧ-свойств ферромагнитных материалов» ИРЭ РАН посвящена магнонике – направлению современной физики, в котором информация передаётся и обрабатывается не электрическим током, а спиновыми волнами. Такой подход позволяет снизить потери энергии и уменьшить нагрев устройств.
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.
Если представить среду как “хитрый” туман, который по-разному рассеивает свет в разных направлениях, то в некоторых направлениях луч фонаря будет вести себя почти как лазерный – останется узким и не будет заметно расширяться. Аналогично и спиновые волны в анизотропной среде могут распространяться практически без расплывания в определённых законами магнетизма направлениях пространства.
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.
Исследование выполнено при поддержке гранта РНФ № 23-79-30027. Подробности работы опубликованы в журнале «Успехи физических наук».
- 24.08.2026 / 14:58 На фестивале «КСТАТИ: Волга» учёные Института физики расскажут о биоразнообразии и экологии
- 21.08.2026 / 12:54 Новый алгоритм позволит точнее прогнозировать погоду и обрабатывать медицинские сигналы
- 24.08.2026 / 12:49 Соревнования конструкторских бюро: команда Института физики начала сборку стенда
- 26.08.2026 / 12:47 С.А. Никитов рассказал, как мегагранты становятся точками роста для молодых кадров
- 24.08.2026 / 12:39 На летних практиках студенты Института физики решают прикладные задачи
- 26.08.2026 / 12:31 «Жить и создавать в России»: студенты Института физики учатся создавать проекты
- 26.08.2026 / 10:23 Начинается отбор на получение именной стипендии «СМС Технологии» на 2026-2027 учебный год