Magneettiset oktupolit voittavat antiferromagneettisia ongelmia

Magneettisen alueiden seinämät, jotka muodostuvat eri magneettisten alueiden väliin, ovat erittäin kestäviä, mikä tekee niistä houkuttelevia mahdolliseksi perustaksi haihtumattomille muistitekniikoille.

RIKENin fyysikot ovat osoittaneet, kuinka ultranopeita, vähän virtaa kuluttavia muistirakenteita voidaan toteuttaa korvaamalla perinteiset magneettiset materiaalit uusilla.

Perinteisissä kiintolevyasemissa käytetään mekaniikkaa, jonka avulla se voi lukea ja kirjoittaa levytä. Tämän haittapuolena on se, että se on hidas ja herkkä mekaanisille ongelmille.

Parempi lähestymistapa olisi käyttää sähkövirtoja magneettisten alueseinien siirtämiseen. Tällaiset ratkaisut ovatkin lupaavia nopeiden, vähän virtaa kuluttavien muistipiirien toteuttamiseen.

Aihetta onkin tutkittu käyttämällä ferromagneettisien materiaalien alueita, joissa kaikki alueen spinit ovat yhdensuuntaisia. Mutta nämä vaativat suuria virrantiheyksiä puskemaan alueseinämiä liikkeelle, mikä johtaa suureen virrankulutukseen. Alueseinämät synnyttävät myös hajamagneettikenttiä, mikä tekee niistä haastavia saada pieneen tilaan.

Antiferromagneettiset ratkaisut, joissa alueen spinit ovat järjestyneet vuorotteleviin suuntiin, voisivat voittaa nämä molemmat ongelmat. Mutta niiden alhaiset nettomagneettikentät ovat kaksiteräinen miekka - ne ovat hyödyllisiä miniatyrisoinnissa, mutta ne vaikeuttavat alueiden manipulointia ja havaitsemista.

Nyt Otani ja hänen työtoverinsa ovat osoittaneet uuden lähestymistavan antiferromagneettisiin materiaaleihin perustuvien alueseinämäratkaisujen toteuttamiseen, tavalla joka voittaa tämän vaikeuden.

Heidän lähestymistapansa salaisuus oli käyttää ei-yhdensuuntaisia antiferromagneetteja, joissa alihilamomentit muodostavat klusterin magneettisia oktupoleja eli kahdeksan navan järjestelmiä. Tämä eroaa paljon yleisemmin käytetyistä magneettisista dipoleista, joissa on kaksi napaa ja jotka muistuttavat pieniä tankomagneetteja.

Tämän rakenteen avulla tiimi pystyi kiihdyttämään alueseinät 750 metrin sekuntinopeuksiin käyttämällä noin sadasosaa virrantiheydestä, joka tarvitaan ferromagneettisten alueseinämien siirtämiseen.

Löydöt tulivat joukkueelle mukavana yllätyksenä. "Emme olleet varmoja, että se toimisi oktupolien kanssa", Otani sanoo. "Mutta se itse asiassa toimi, kun kokeilimme sitä, ja siksi olimme iloisesti yllättyneitä."

Aiheesta aiemmin:

Piin kanssa yhteensopivia magneettisia pyörteitä

Antiferromagneettisuutta spintroniikkaan ja muisteihin

Valoa ja elektroneja antiferromagneeteille