Laserpulssit demagnetoivat nano-ohuita rautakalvoja

Mitä ohuempi rautakalvo on, sitä helpommin se voidaan demagnetisoida laserpulssilla.

Duisburg-Essenin yliopiston tutkijat ovat yhdessä Helmholtz-Zentrum Berlinin ja muiden kumppaneiden kanssa selvittäneet miksi: avain piilee materiaalin rajapintojen magneettisessa järjestyksessä. Pitkällä aikavälillä nämä löydökset voisivat edistää uusien magneettisen datantallennuksen teknologioiden kehittämistä.

Datan tallennuksen vauhti vain kasvaa mutta miten sitä voitaisiin tallentaa vielä nopeammin tulevaisuudessa? Yksi mahdollinen lähestymistapa on ultralyhyet laserpulssit, jotka voivat muuttaa materiaalien magneettista järjestystä erittäin lyhyessä ajassa.

Duisburg-Essenin yliopiston (UDE) Collaborative Research Centre 1242:n ja Berliinin Helmholtz-Zentrumin tutkijaryhmä on siksi tutkinut, miten rautakalvon paksuus vaikuttaa sen ultranopeaan demagnetisaatioon. Tämän prosessin aikana laserpulssi saa materiaalin menettämään osan magneettisesta järjestyksestään erittäin lyhyessä ajassa.

Tulos: Mitä ohuempi rautakerros, sitä voimakkaampi vaikutus. Vain kahden nanometrin paksuisella kerroksella demagnetisaatio oli noin 75 prosenttia voimakkaampi kuin 16 nanometrin paksuisessa kerroksessa, vaikka laserherätteen intensiteetti pysyi samana.

Mutta miksi ohuemmat kerrokset reagoivat voimakkaammin? Avain piilee elektronien spineissä, joiden kollektiivinen suuntautuminen vastaa raudan magnetismista. ”Erityisen ohuissa rautakerroksissa suurempi osa näistä spineistä sijaitsee materiaalin rajapinnoilla. Siellä niillä on vähemmän naapurispinejä, joiden kanssa ne voivat olla magneettisesti vuorovaikutuksessa”, selittää fysiikan tiedekunnan tohtori Andrea Eschenlohr. ”Yksinkertaisesti sanottuna spineillä on vähemmän naapureita, joihin ne voivat tarttua. Tämä helpottaa laserpulssin magneettisen järjestyksen häiritsemistä.”

Tutkijat olivat jo epäilleet, että rautakerroksen paksuus voisi vaikuttaa demagnetisaatioon. Yllätyksenä tuli kuitenkin vaikutuksen suuruus ja se, että se johtuu materiaalin magneettisista ominaisuuksista – eikä niinkään valon absorption tai atomihilan värähtelyjen eroista.

Pitkällä aikavälillä löydökset voisivat edistää sellaisten magneettisten tallennusvälineiden kehittämistä, joihin informaatiota kirjoitetaan ultralyhyillä laserpulsseilla.

Ennen kuin teknologiaa voidaan ottaa käyttöön, on kuitenkin vielä voitettava useita haasteita. Esimerkiksi elektronisiin laitteisiin olisi integroitava sopivia laserlähteitä, ja erittäin pienille alueille olisi voitava kohdistua tarkasti suurten tallennustiheyksien saavuttamiseksi.

Aiheesta aiemmin:

Pieni puristus antaa vihjeitä epätavallisesta magneetista

Magnetisaation erittäin nopea ravistelu

Uusi tapa hallita magneettisuutta erittäin ohuissa materiaaleissa