Valoa ja elektroneja antiferromagneeteille

Taiteellinen näkymä magneettisista spineistä kaksiulotteisessa magneetissa. Kaikki spinit värähtelevät samassa vaiheessa suurella taajuudella vasteena valopulssille.

Atomisen ohuita van der Waals -magneetteja pidetään kompaktina mediana tulevaa magneettista datan tallennusta ja nopeaa tietojenkäsittelyä ajatellen. Näiden materiaalien magneettisen tilan hallinta reaaliajassa on kuitenkin osoittautunut vaikeaksi.

Nyt Delftin teknillisen yliopiston (TU Delft) johtama kansainvälinen tutkijaryhmä on onnistunut valoa käyttäen muuttamaan van der Waals antiferromagneetin anisotropiaa tarpeen mukaan ja tasoittamaan tietä uusille, erittäin tehokkaille datavälineille.

Van der Waalsin magneetteja muodostavat ohuet atomikerrokset mutta tällöin niiden magneettien järjestys tulee erityisen alttiiksi lämmölle. Mikä tahansa absoluuttisen nollan (-273 °C) yläpuolella oleva lämpötila aktivoi satunnaiset vaihtelut spinien suunnassa, mikä voi täysin romahduttaa magneettisen järjestyksen.

Joten kunnes voimme hallita niiden magneettista tilaa, atomiohuiden magneettien lupaukset ovat vain lupauksia.

Ainoa tapa torjua termistä romahdusta on kiinnittää magneettiset spinit materiaalissa enemmän tiettyyn suuntaan. Tai, kuten fyysikot kutsuvat: indusoida "magneettinen anisotropia". Ja anisotropian hallitseminen näissä magneeteissa avaa suoran reitin hallita niiden järjestysmuutoslämpötilaa ja siten itse magnetismia.

TU Delftin kansainvälinen tutkijaryhmä käytti ultralyhyitä valopulsseja indusoimaan magneettisen anisotropian kaksiulotteisessa van der Waalsin antiferromagneetissa.

"Sopivan energian sisältävä valo on erittäin kätevä säätönuppi, jolla voi manipuloida anisotropiaa tarpeen mukaan", toteaa tohtori Andrea Caviglia.

Tutkijoiden mukaan kyseessä on tyylikäs ja samalla käytännöllisesti katsoen universaali ratkaisu magneettisen anisotropian manipulointiin käytännössä missä tahansa kaksiulotteisessa magneetissa." Myös elektronin käyttäytymisestä antiferromagneetissa löytyy vihjeitä uusista tavoista tallentaa digitaalista dataa.

Michiganin teknillisen yliopiston fyysikot ovat tutkineet ryhmänsä kehittämän tiiminsä uuden nanojohdinrakenteen takana olevaa fysiikkaa. Ryhmä on havainnut, että kromilla seostetut nanolangat, joissa on germaniumydin ja piikuori, voivat olla antiferromagneettisia puolijohteita. Tämä havainto on avannut lukemattomia antiferromagnetismia koskevia tutkimusintressejä ja voi johtaa nopeampaan, suurempikapasiteettiseen datan varastointiin.

Nyt tutkijat ovat hyödyntäneet antiferromagnetismin ominaisuuksia CMOS-yhteensopivassa nanolangassa. Tutkimus paljasti antiferromagnetismin sanelevan mekanismin. Sitä kutsutaan supervaihdoksi ja se ohjaa elektronien spinejä ja antiparalleelista suuntausta, mikä tekee niistä antiferromagneettisia.

Aiheesta aiemmin:

Antimagneettinen muisti

Antiferromagneettinen läpimurto

Magneettien manipulointia atomien tasolla