Инженеры заставляют магниты вести себя как графен

Инженеры из Университета Иллинойса обнаружили глубокую математическую аналогию между поведением электронов в графене и магнитных волн (спиновых волн) в специально созданных двумерных магнитных материалах. Спроектировав тонкую магнитную плёнку с гексагональной решёткой отверстий, аналогичной структуре графена, они показали, что спиновые волны подчиняются тем же фундаментальным уравнениям, что и знаменитые безмассовые электронные волны в графене.

Идея возникла из работ с метаматериалами и осознания того, что и электроны в графене, и магнитные возбуждения в магнонных материалах ведут себя как волны. Моделирование показало, что энергетические зоны в созданной магнитной системе не только воспроизводят графеноподобные безмассовые состояния, но и демонстрируют более сложное поведение, включая локализованные состояния и топологические эффекты, охватывающие несколько зон. Это предоставляет чёткое объяснение для ранее плохо изученных явлений в магнонных кристаллах.

Открытие имеет как фундаментальное значение, углубляя понимание связи между электронными и магнитными системами, так и практические перспективы. Исследовательская группа уже подала патентную заявку, полагая, что данная система может быть использована для миниатюризации устройств СВЧ-диапазона, таких как циркуляторы для беспроводной и сотовой связи, уменьшив их размер до микрометрового масштаба.