Epätavallista magneettista käyttäytymistä

Uudet mahdolliset digitaaliset datatallennuslaitteet luottavat pääasiassa uusiin magneettisiin ilmiöihin. Mitä paremmin ymmärrämme nämä ilmiöt, sitä parempia ja energiatehokkaampia muistipiirejä ja kiintolevyjä voimme rakentaa.

Fyysikot Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorfista (HZDR) ja Helmholtz-Zentrum Berlinistä (HZB) ovat tehneet tieteellisen perustyön tulevien tallennuslaitteiden hyväksi: Käyttämällä luovaa lähestymistapaa ja muotoilemalla magneettisia ohutkalvoja kaareviin arkkitehtuureihin he vahvistivat kiraalisten vasteiden läsnäolon yleisessä magneettisessa materiaalissa.

Tämä helpottaa sellaisten magneettisten järjestelmien luomista, joilla on halutut ominaisuudet ja jotka tukeutuvat yksinkertaisiin geometrisiin muunnoksiin.

Magneettisissa materiaaleissa tiedetään tapahtuvan kiraalisuuden vaikutuksia joissa myös magneettikuvioilla on kiraalisia ominaisuuksia: yksittäisten magneettimomenttien järjestymistä materiaalin sisällä. Tietyissä olosuhteissa jotkut tekstuurit käyttäytyvät kuten kuva ja peilikuva.

Mielenkiintoinen näkökohta tässä on se, että "kaksi tekstuuria voi esittää erilaisia magneettisia käyttäytymisiä", selvittää HZDR-fyysikko tohtori Denys Makarov.

”Tällaisilla kiraalisilla ominaisuuksilla on suuri tekninen lupaus. Niistä voisi olla apua muun muassa erittäin energiatehokkaiden elektronisten komponenttien, kuten anturien, kytkinten ja haihtumattomien tallennusrakenteiden, kehittämisessä tulevaisuudessa".

Kun atomien magneettiset momentit järjestäytyvät spiraalisiin tai kierteisiin kuvioihin ainetta kutsutaan helimagneettisiksi. Ne on tunnettu jo pitkään mutta niitä on melko eksoottisissa materiaaleissa, joita on vaikea valmistaa ja ominaisuudet ilmenevät yleensä matalissa lämpötiloissa.

Siksi Makarovin ryhmä valitsi toisen tien. He käyttivät yleistä magneettista materiaalia, rauta-nikkeliseosta (Permalloy) rakentamaan kaarevia esineitä, kuten paraabelin muotoisia nauhoja.

Magneettikentille altistettuna ja herkillä analyysimenetelmillä ryhmä pystyi osoittamaan, että parabolisen nauhan magneettiset momentit pysyivät alkuperäisessä suunnassaan kunnes tiettyyn kriittiseen arvoon sovellettiin käännetty magneettikenttä.

Tämä viivästynyt vaste johtuu kiraalisista vaikutuksista paraabeliliuskojen kärjen alueen kaarevuudesta. Löydetty vaikutus oli huomattavan vahva ja se havaittiin mikrometrin kokoisissa paraabeleissa, jotka voidaan tuottaa tavanomaisella litografialla.

On olemassa käsitteitä, jotka ennakoivat tulevan digitaalisen datan tallennuksen tietyissä magneettisissa objekteissa eli kiraalisen alueen seinämät tai skyrmionit. Löytö saattaa auttaa tuottamaan tällaisia rakenteita melko helposti - huoneenlämmössä ja käyttämällä yleisiä materiaaleja.

Löydetty vaikutus valmistaa tietä myös uusille erittäin herkille magneettikenttäantureille, toteavat tutkijat HZDR:n tiedotteessa.

Aiheesta aiemmin:

Tulevaisuuden magneettista muistitekniikkaa