Vakaus nanomagnetismissa tuo nopeampaa datantallennusta

Tutkijat ovat ensimmäistä kertaa kartoittaneet, miten magneettisten nanorakenteiden rajat käyttäytyvät erittäin lyhyillä aikaskaaloilla.

Radboudin yliopiston fyysikko Johan Mentinkin työ osoittaa, että nämä rajat ovat paljon vakaampia kuin aiemmin on ajateltu. Tämä oivallus auttaa tulevaisuuden erittäin nopean ja kompaktin datantallennuksen kehittämisessä.

Käyttämällä uutta kuvantamistekniikkaa, joka pystyy seuraamaan prosesseja nanometrin ja femtosekunnin mittakaavassa, Mentink ja kollegat ovat tutkineet domeenirajojen käyttäytymistä – ohuiden, noin nanometrin paksuisten seinämien, jotka erottavat magneettisia domeeneja eli alueita toisistaan. Useat samaan suuntaan osoittavat spinit muodostavat siten alueen.

Uuden kuvantamistekniikan avulla Mentinkin kollegat Max Planck -instituutissa Göttingenissä ovat ensimmäistä kertaa pystyneet seuraamaan, mitä alueseinämille tapahtuu juuri sillä hetkellä, kun laserpulssi osuu magneettiseen materiaaliin.

Julkaistu tutkimus osoittaa, että nämä domeeniseinät ovat paljon vakaampia kuin aiemmin on ajateltu. Vaikka materiaalia lämmitettäisiin voimakkaasti laserpulssilla ja se menettäisi osittain magnetisminsa, domeeniseinät pysyvät paikoillaan ja niiden muoto tuskin muuttuu. Tämä vahvistaa tärkeän teoreettisen näkemyksen: domeenit eivät liiku nopeasti materiaalin läpi. "Lyhyillä aikaväleillä se ei yksinkertaisesti voi tapahtua", Mentink sanoo. "Näillä domeeneilla on vain rajallinen nopeus."

Sitä, että domeeniseinät pysyvät niin vakaina laserin vaikutuksesta, ei ole aiemmin havaittu. Mentink selittää: "Tämä kertoo meille, että laserin energia vaikuttaa hyvin paikallisesti – se aiheuttaa demagnetisaatiota, joka on tasaista koko materiaalissa. Tämän seurauksena domeenirakenne – sen sijainti, muoto ja leveys – pysyy ehjänä."

Vielä tehokkaammalla laserilla alkaa tapahtua jotain muuta: materiaalin pienet alueet kääntyvät satunnaisesti nanomittakaavan stokastisten prosessien seurauksena. Domeeniraja pysyy suurelta osin ehjänä, mutta pieniä domeeneja ilmestyy satunnaisiin paikkoihin. "Yksi voimakas pulssi luo itse asiassa eräänlaisen sekamelskan ylös- ja alaspäin suuntautuvia domeeneja", Mentink selittää. "Vain käyttämällä useita pulsseja ne voivat yhdistyä yhdeksi suureksi domeeniksi."

Tämä tarkoittaa, että demagnetisaatio tapahtuu pääasiassa paikallisesti eikä materiaalin läpi kulkevien domeenirajojen nopean siirron kautta. Tämä oivallus on tärkeä sille, miten tutkijat pyrkivät hallitsemaan magnetismia, mikä lopulta mahdollistaa paremman, nopeamman ja tehokkaamman datantallennuksen. " Kytkentä tapahtuu ultra-nopeasti", Mentink sanoo. "Mutta domeenirajan siirtäminen avaruudessa on hidas prosessi."

Aiheesta aiemmin:

Keinotekoiset varauksien domeeniseinät 2D-ferrosähköisissä

Mikä on perovskiittisen aurinkokennon tehokkuuden perusta?