新闻网讯 8月31日，《自然·通讯》（Nature Communications）在线发表了物理学院王棋教授领导的纳米磁子学物理与器件课题组的最新研究成果。文章题为《基于双稳态切换的全磁子中继器》(All-magnonic repeater based on bistability)。王棋为论文第一作者兼通讯作者，华中科技大学为论文第一完成单位，研究生郭梦莹、郭雪玉参与研究工作。乌克兰磁学研究所研究院RomanVerba博士提供理论计算支持，奥地利维也纳大学AndriiChumak教授，德国凯泽斯劳滕大学Philipp Pirro教授，德国INNOVENT公司Carsten Dubs研究员和湖北大学饶毅恒老师参与了相关工作。

自旋波（Spin Wave），其量子态为磁（振）子（Magnon），是磁性材料中磁矩的非一致进动，可以在导电或绝缘的磁性材料中传播，其传播不涉及电荷的定向移动，因此具有较低的能耗。同时其频率可高至太赫兹，波长可短至几纳米。由于低能耗，高频率，短波长和良好的非线性效应等特性，使得磁子在信息传输和处理中具有潜在的优势，因此近年来实现纯磁子集成电路是研究热点。但是如何补偿磁子在传播过程中的损耗，以及传播过程中带来的相位畸变等问题仍未有解决方法。

中继器是信号接收器和发射器的组合，可接收信号并进行转发，从而使信号覆盖更长的距离。信号塔是日常生活中常见的中继器，它可以用以接收微弱的手机信号、处理信号、以更大的功率重新发射信号以便让原本不在视距传播范围内的手机进行通信。最近，课题组基于自旋波的双稳态理论，制备了微纳尺度的钇铁石榴石自旋波波导。通过磁子在双稳态之间的切换，实现了磁子中继器。其工作原理如图1所示，当入射自旋波到达中继器时，中继器将发射与之同频了的强度更大的自旋波，同时新发射自旋波的强度与和相位与入射自旋波强调相位无关，因此磁子中继器起到了“净化”和放大自旋波信号的功能，为全磁子集成电路的实现提供了又一关键元件。

图1: 主图为磁子中继器工作原理示意图，左上图为移动通信中基站示意图，左下图为磁子中继器扫描电子显微镜图

论文链接:https://www.nature.com/articles/s41467-024-52084-0