来自俄罗斯和欧洲的物理学家已经证明了利用超导体/铁磁系统制造磁性晶体的真实可能性，这将成为后硅电子时代自旋波器件的核心。这篇论文发表在《高级科学》杂志上。

马格诺尼斯研究了利用自旋波传输和处理信息的可能性。虽然光子学处理的是光子和电磁波，但放大镜的焦点是自旋波或磁子，是磁矩方向的谐波振荡。在铁磁材料中，电子的磁矩，也就是它们的自旋，在磁场中是对齐的。在磁系统中观察到的自旋排列的波叫做自旋波。

磁电子学在后硅波电子学领域被认为是一个很有前途的研究领域，因为自旋比比微波光子有许多优点。例如，自旋波可以由外部磁场控制。以电磁波为主的微波平均波长为1 cm，而相同微波频率范围内的自旋波波长为微米。这就是为什么这些可控波可以用来构建非常紧凑的微波信号微器件。

磁振子晶体是构建利用自旋波信号工作的器件所需的最基本的系统(有时称为构建模块)。这些晶体具有广泛的潜在应用，将成为频率滤波器、光栅耦合器、波导和磁控管器件的核心。它们类似于晶体管。

这项研究的作者对他们的基本假设进行了如下测试：铁磁/超导混合系统可以用来创建磁性晶体吗？铁磁性和超导性是两种对立的现象。在超导体中，束缚在库珀对中的电子以相反的方向旋转，而在铁磁体中，它们倾向于以相同的方向排列。传统上，科学家试图用铁磁性来影响超导性。

“在过去几年里，我们成功地实现了相反的目标。首先，我们研究铁磁性系统，看看它们的铁磁性是否可以用超导体以某种方式改变。这就是为什么它吸引了全球的关注，”实验室研究的合著者和MIPT超导系统拓扑量子现象的研究人员Igor Golovchanskiy博士解释道。“起初，放大镜只包括室温研究。所以铁磁体和超导体的杂化在室温下是不存在的，也是不可能的。

另外，铁磁性传统上被认为比超导“强”，所以不受其影响。我们的实验室研究低温系统，我们设定了一个目标，看看当巨型磁系统被迫与超导体相互作用时，它们在低温下的表现如何。"

这项研究的主要成果是科学家证明了磁性晶体可以用于超导/铁磁混合系统。科学家们还在他们的建筑物中观察到一种特殊的带状结构，其特征是在千兆赫频率范围内存在一个禁带。研究分为三个阶段：制作和测量样品，然后进行模拟。该系统由放置在铁磁Ni80Fe20坡莫合金(Py)薄膜顶部的常规超导铌(Nb)结构组成。

将系统置于低温恒温器中，测量微波信号的传输系数。如果该值与系统的基频相同，则观察到共振吸收。这被称为铁磁共振。获得的光谱显示两条线，表明周期性结构由两个具有交替铁磁共振条件的结合区域组成。铁磁特性受超导结构的调节。在第三阶段，进行“微磁模拟”。这有助于研究人员重建带状结构，带状结构由不同几何形状的允许带和禁止带组成。

发展硅基微电子元件的工艺过程已经达到了可用尺寸的理论极限。结果，计算能力的进一步增加以及因此组件的持续小型化需要新的方法。在这方面，所研究的超导/铁磁系统为波电子学提供了良好的前景，因为超导材料的临界尺寸小于1微米。因此，超导元件可以做得非常小。

这项研究的作者认为，他们的研究成果将用于微波电子学和大学，包括量子磁共振。然而，由于该系统不能在室温下生存，潜在的应用范围仍然有限。

本报告中的研究报告是来自各个机构研究人员的共同努力：MIPT超导系统拓扑量子现象实验室、国立科技大学(MISIS)、俄罗斯科学院固体物理研究所、国立研究核大学MEPhI、喀山联邦大学、高等经济学院、卡尔斯鲁厄理工学院(德国)、梅萨纳米技术研究所和特温特大学(荷兰)。