Исследование специалистов из Иллинойсского университета в Урбана-Шампейн началось с открытия: оказывается, и электроны в графене, и микроскопические магнитные возбуждения (спиновые волны) в так называемых магнонных материалах ведут себя как волны. Это натолкнуло их на мысль: можно ли сконструировать магнитную систему, которая математически вела бы себя как графен?
Для ответа на этот вопрос ученые смоделировали тонкую магнитную пленку с отверстиями, расположенными в гексагональном порядке. Внутри этой структуры взаимодействуют микроскопические магнитные моменты (спины), порождая распространяющиеся возмущения — спиновые волны. Расчеты энергий этих волн показали удивительное сходство с поведением электронов в графене.
Система даже превзошла ожидания исследователей, пишет Science Daily: вместо простой аналогии «один к одному» исследователи идентифицировали девять различных энергетических зон. Они включают безмассовые спиновые волны (аналогичные электронным волнам в графене), зоны с низкой дисперсией, связанные с локализованными состояниями, и топологические эффекты, охватывающие несколько зон одновременно.
«Магнонные кристаллы печально известны тем, что порождают огромное разнообразие явлений, зависящих от структуры и геометрии, большинство из которых каталогизированы, но так до конца не поняты, — пояснил Аксель Хоффман, один из исследователей. — Аналогия с графеном в этой системе дает четкое объяснение наблюдаемому поведению».
Практическое применение может найтись в СВЧ-технологиях для беспроводной связи. В частности, «микроволновые циркуляторы», пропускающие сигнал только в одном направлении, обычно громоздкие. Магнонная система позволит минимизировать такие устройства до микрометрового масштаба. Патентная заявка на это изобретение уже подана.
Команда ученых-материаловедов из США оптимизировала технологический процесс производства сверхпроводников. Новая технология использует одноэтапный метод аддитивной печати и самособирающиеся чернила из сополимеров и неорганических наночастиц, получая на выходе пористый кристаллический сверхпроводящий материал.
