Спиральные нанотрубки передают данные без электронов

Исследователи из Федеральной политехнической школы Лозанны (EPFL) совместно с немецкими коллегами продемонстрировали, как можно передавать данные с помощью квазичастиц магнонов, используя спиральную геометрию крошечных магнитных трубок, а не поток электронов.

СЭМ-изображение скрученных магнитных трубок. Автор: EPFL/LMGN CC BY SA

Магноника — это перспективное направление, которое обещает высокоскоростную и энергоэффективную обработку информации без потерь энергии, характерных для электроники. Вместо движения электронов в магнонных системах используются спиновые волны (магноны), которые распространяются в материале, в то время как электроны остаются на месте.

До сих пор трёхмерные магнонные системы требовали сильных магнитных полей или экстремально низких температур. Учёные из EPFL совершили прорыв, устранив необходимость в экстремальных условиях и представив метод 3D-производства.

Винтовая структура намагниченности и асимметричное распространение магнонов при нулевом магнитном поле. Автор: Nature Nanotechnology (2025)

Физически скручивая нанотрубки из ферромагнитного никеля, команда придала им свойство хиральности — асимметрии, при которой объект не совпадает со своим зеркальным отражением. Это заставляет магноны течь только в одном направлении вдоль оси трубки, что позволяет кодировать двоичную информацию (например, 0 и 1 для правой и левой спирали).

«По сути, мы создали трёхмерный диод для магнонов, который одновременно может кодировать данные при комнатной температуре», — заявил руководитель лаборатории Дирк Грундлер.

Процесс производства, совместимый с основной микроэлектронной промышленностью, включает 3D-печать скрученной полимерной основы и её покрытие тончайшим слоем никеля. Этот геометрический подход создаёт более сильный хиральный эффект, чем наблюдаемый в природе, и позволяет массово производить такие структуры.

По словам исследователей, эта технология может стать драйвером для нейроморфных (вдохновлённых мозгом) вычислений в системах искусственного интеллекта, так как она обеспечивает трёхмерную архитектуру и низкое энергопотребление.

Исследование опубликовано в журнале Nature Nanotechnology.