Start Magnonics - what is that?
Magnonika

Magnonika w naszym zakładzie

(eng.) Głównym przedmiotem badań w naszym Zakładzie są nano- i mikrostruktury magnetyczne, a w szczególności struktury periodyczne - tak zwane kryształy magnoniczne, w których obserwuje się niezwykłe właściwości wzbudzeń magnetycznych- fal spinowych. Znaczna część naszych badań skupia się na następujących układach:

  • układy, w których występują dwa (lub więcej) materiały, ułożone w periodyczną sieć. Przykładem takich struktur są np. wielowarstwy;
  • struktury w których periodycznie modulowana jest struktura ośrodka, np. zmienia się  jego grubość, wydrążone są w nim dziury lub zmodyfikowany jest kształt jego powierzchni;
  • układy niekolinearne, w których zmianie przestrzennej ulega konfiguracja magnetyczna ośrodka. Przykładem takich struktur są sieci worteksów, skyrmionów czy domen magnetycznych.
Skyrmion alt
Phys. Rev. B, Vol. 93. 2016, pp. 174429

Technologia wykorzystująca falę spinową jako nośnik informacji  - tzw. magnonika jest w wielu obszarach konkurencyjna do innych gałęzi technologii: elektroniki, spintroniki, fotoniki i techniki mikrofalowej.   Zajmujemy się zagadnieniami, które są pionierskie i atrakcyjne z punktu widzenia rozwoju nowych technologii informatycznych dotyczących przesyłania i przetwarzania sygnałów. Proponujemy nowe możliwości generowania i kontroli fal spinowych. Analizujemy dynamikę fal spinowych. Badamy oddziaływania fal spinowych z falami elektromagnetycznymi i falami akustycznymi.

W eksperymentach numerycznych wykorzystujemy szereg metod badających dynamikę układów magnonicznych w dziedzinie czasu i w dziedzinie częstotliwości, m.in. metodę fal płaskich i metodę elementów skończonych. W symulacjach korzystamy z programów Comsol Multiphysics, MuMax, CST Studio oraz kodów numerycznych rozwijanych we własnym zakresie. W Zakładzie rozwijamy modele teoretyczne dynamiki fal spinowych bazujące na modelach ciągłych i sieciowych. Nasze badania prowadzone są w ścisłej współpracy z wiodącymi grupami eksperymentalnymi zajmującymi się spektroskopią fal spinowych.

 

Magnonics for non-physicists

Mass, charge and spin are the fundamental properties of matter. Water weight is still used today as a source of energy in hydroelectric power plants. Electronics is the best-known field of science and technology that uses electric charge to transfer energy and information. In contrast, spintronics pursue similar effects, emphasizing the transport of spin, rather than the transport of charge.

Except for the movement of mass, spin or charge, it is also possible to vibrate. An interesting example of this is the collectively propagating spin direction deviations. These disorders are called spin waves and are at the center of the young physics field called "magnonics" which we deal with in our division. Due to their properties, these waves are not only an intriguing phenomenon for research, but also a promising carrier of information that can significantly reduce energy consumption and speed up the current electronic and photonic data transmission and processing systems. However, before their technological implementation, it is necessary to clarify and understand the laws of physics governing the dynamics of spin waves in nanoscale.

As part of our research work we solve problems related to the spin wave dynamics in many aspects, using theoretical tools in collaboration with many other groups and closely related to the experiment. We are working on the development of new, effective methods of spin wave excitation and control of their propagation. We consider the properties of these waves in complex magnetic structures: systems of different geometry and magnetic configuration, such as thin layers, nanowires, nanodiscs, skyrmions, and magnetic domains. We are especially interested in the influence of the periodicity of magnetic structures on the spectrum of spin waves. We also work on the borderline with many related areas of physics of nanomaterials such as phononics and photonics, i.e. we study how spin waves interact with other types of vibration: acoustic waves and electromagnetic waves.