Спінтроніка - багатообіцяючий кандидат на заміну традиційних технологій, які зіткнулися з проблемою надлишкового тепловиділення в мініатюрних пристроях.
В основі спинтроніки лежать магнони - кванти хвиль спинового збудження. Щоб прогресувати в цій області, їх потрібно вміти виявити.
В області спинтроніки вже з'явилися пристрої, що працюють на взаємодії між спином і тепловим потоком. Такі пристрої можуть дати значний поштовх розвитку термоелектричних пристроїв, що перетворюють тепло в електрику.
Водночас центри азотної вакансії в алмазі (дефекти кристалічної решітки, коли місце вуглецю займає азот) можуть допомогти створити квантові датчики високої роздільної здатності.
Також було продемонстровано, що такі дефекти в алмазі можуть допомогти виявити когерентні магнони. Однак виявлення термічно збуджених магнонів за допомогою центрів азотної вакансії ускладнено, оскільки енергія термічних магнонів набагато вища, ніж енергія спинового стану центрів азотної вакансії, що обмежує їх взаємодію. Однак вчені успішно виявили магнони в іттрій-залізному гранаті (YIG), магнітному ізоляторі, за допомогою квантового датчика на основі алмазу з центрами азотної вакансії.
Для досягнення цієї мети команда вчених використовувала взаємодію між когерентними низькоенергетичними магнонами і центрами азотної вакансії як непрямий спосіб виявлення термічно збуджених магнонів. Струм, створений тепловими магнонами, змінює низькоенергетичні магнони, надаючи на них обертальний вплив, який може бути вловлений дефектами в алмазі. Таким чином, метод дозволяє виявити теплові магнони, спостерігаючи за змінами в когерентних магнонах.
Дослідники встановили зразок іттрій-залізного гранату з двома золотими антенами, розташованими на кінцях поверхні зразка, і помістили невеликий алмазний датчик в центрі зразка. Вони створили низькоенергетичні спинові хвилі, що відповідають когерентним магнонам у зразку, використовуючи мікрохвилі, і згенерували теплові магнони, створивши градієнт температури за всім зразком. Звичайно, алмазний датчик вловив зміни когерентних магнонів, викликані індукованим тепловим магнонним струмом.
Здатність виявляти теплові магнони з центрами азотної вакансії особливо вигідна - традиційні методи вимагають великих електродів і специфічних конфігурацій.
Дослідження опубліковано в журналі Physical Review Applied.