（引子：磁振子具有低能量耗散和高传播速度等特性，不同于传统电荷传输的电流，磁振子以自旋波形式传递信息，用以实现低功耗、高频电子器件，适合于射频技术及纳米尺度混合量子系统的应用）

磁振子Magnons是自旋波的准粒子，也是发展基于波的计算和混合量子技术的有力候选者。然而，通过微波激发产生短波长磁振子，就变得越来越具有挑战性，因为激发效率随着天线尺寸的缩小而降低。

近日，德国布伦瑞克工业大学Oleksandr V. Dobrovolskiy，奥地利维也纳大学Sebastian Knauer等在Nature Nanotechnology上发文，报道了在Co–Fe带中，利用磁通量量子magnetic flux quanta（即阿布里科索夫涡旋Abrikosov vortices）产生磁振子，以超过1kms−1速度在相邻Nb–C超导体中移动。

涡旋晶格运动，通过静态和动态杂散场作用于磁层。实验表明，亚40nm波长磁振子的单向激发及其与运动涡旋的相干相互作用。反过来，Nb–C维持了低电阻状态，因为磁振子的产生从超导体中移除了能量。

这一发现，使得高速的片上电驱动磁振子产生成为可能，并验证了磁振子激发的替代方法。这种方法可以适用于其他波激发，例如表面声波，以集成到先进的电子和混合量子系统。

Moving Abrikosov vortex lattices generate sub-40-nm magnons

《移动阿布里科索夫涡旋晶格产生亚40nm磁振子》

图1:实验装置。

图2:样品的电流-电压（I-V）曲线。

图3:传播磁振子的微波探测。

图4:通过移动磁通晶格产生磁振子的微磁模拟。

利用超导体中快速运动的阿布里科索夫涡旋晶格，在相邻的铁磁材料中成功激发了波长小于40纳米的磁振子（自旋波）。该实验通过电流驱动涡旋以超过1公里/秒的速度运动，动态杂散场触发钴铁磁层产生单向、单色磁振子，并通过微波天线实现探测。这一机制不仅实现了高效、低耗散的磁振子生成，还通过“磁振子夏皮罗台阶”现象提升了超导体的载流能力，为未来纳米电子学和量子混合系统提供了全新路径。

实验采用Nb-C超导条带（45 nm厚）与Co-Fe铁磁波导（30 nm厚），两者通过3 nm厚的绝缘Nb-C层隔离，以避免电耦合但保留磁耦合。实验在4.2 K低温下进行，通过施加1.75–1.95 T的倾斜磁场，在超导条带中形成周期性涡旋晶格。当沿条带通入直流电流时，涡旋受洛伦兹力作用高速运动，其动态杂散场激发Co-Fe层中的自旋进动，产生磁振子。磁振子信号由微波梯状纳米天线在2微米外探测，并通过频谱分析仪记录。电流-电压曲线中出现的“恒压台阶”证实了涡旋与磁振子的相干耦合。

文献链接

Dobrovolskiy, O.V., Wang, Q., Vodolazov, D.Y. et al. Moving Abrikosov vortex lattices generate sub-40-nm magnons. Nat. Nanotechnol. (2025). https://doi.org/10.1038/s41565-025-02024-w

来源：今日新材料