nAGお客様事例

グラーツ大学でnAGライブラリが磁気ナノ構造のスピントロニクスを支援

Christian Ertler と Walter Pötz 教授はグラーツ大学の理論物理学研究所固体物理学グループのメンバーです。彼らの研究は主にナノ構造の輸送物理現象の調査に重点を置いています。特に今後のスピントロニックの応用に役立つ可能性のあるスピン依存現象の調査に重点を置いています。

スピントロニクスは今話題の研究テーマです；2007年のノーベル賞は巨大磁気抵抗（スピン依存輸送効果）に授与されました。それは、今日あらゆるコンピュータに使用されているハードディスクのデータストレージの性能を劇的に改善しました。スピントロニクス (= スピン + エレクトロニクス) は情報の格納や操作のために、いわゆる電子のスピン（二つの相対する方向のみに向く、磁気モーメントをもたらす量子力学的角運動量）を利用しようとします。スピントロニクス が新しい機能をもたらし、情報技術のパフォーマンスを大幅に改善することが期待されます。

チャレンジ

プロジェクトの鍵は磁気の相互作用と磁気のナノ構造の輸送特性を明確にすることでした。この構造体はナノメートル(10-9 m)の厚さの異素材が積み重なった層でできています。もし外部の電源が構造体に接続された場合、粒子（通常は電子）がサンプルを通して移動し始めます。構造体の小型のサイズに応じて、この粒子の輸送は量子理論の観点から説明される必要があります。

特に、いくつかの階層が磁気電子を組み込むことで磁気になる構造体が調査されています。電子はスピンと呼ばれる磁気モーメントを保有します。これは若干単純化することで二つの相反する方向のみに向くことができます。ここで遍歴電子のスピンは、興味深い磁気の相互作用と構造体の輸送特性をもたらす磁性原子と相互に作用することができます。電子が構造体全体を移動する可能性は電子のスピンの方向によって決まります。これにより、新しい機能と今日使用されている電子デバイスよりも優れたパフォーマンスを保証するスピントロニクス (= スピン + レクトロ二クス) デバイスが実現されます。

このプロジェクトは標準的な、しかし複雑な数値計算の問題ももたらしました；２，３例をあげると、微分方程式の解、非線形と線形方程式のシステムの解、行列反転、適応型求積法などです。

ソリューション

「私たちは、自分たちでコードを記述するのは非常に時間がかかることにすぐに気づきました。私たちが必要としていたものは、簡単に利用でき、十分にテストされた正しいルーチンを提供する数値計算ライブラリでした。また、他のライブラリよりもパフォーマンスの良いルーチンも必要としていました。私たちはnAGが信頼できる最善のソリューションを提供していることがわかりました。そして優れたドキュメントにより、簡単にルーチンを利用することができました。」

グラーツ大学の理論物理学研究所のChristian Ertler と Walter Pötz は電磁ナノ構造の輸送用シミュレーションツールの開発にnAG ライブラリを使用しました。 nAGライブラリを使用することにより、彼らは量子輸送問題を非常に効率的に解決しました。彼らは、電流の振動と一定のDCバイアス（直流バイアス）での磁化などの興味深い時間依存現象が起こるはずだと予測しました。構造体の強磁性は外部バイアスでオンやオフに切り替えることができます。このプロジェクトの結果は物理学の雑誌と2010年10月にピサで行われた計算電子工学の国際ワークショップで発表されました。