Nanomagneter til fremtidig datalagring

Et internationalt hold af forskere ledet af kemikere fra ETH Zürich har udviklet en metode til at deponere enkelte magnetiserbare atomer på en overflade. Dette er især interessant for udviklingen af ​​nye miniaturedatalagringsenheder.

Ideen er spændende:Hvis der kun var brug for et enkelt atom eller et lille molekyle til en enkelt dataenhed (et nul eller et i tilfælde af binær digital teknologi), enorme mængder data kan lagres på den mindste mængde plads. Dette er teoretisk muligt, fordi visse atomer kun kan magnetiseres i en af ​​to mulige retninger:"spin op" eller "spin ned". Information kunne derefter lagres og læses af sekvensen af ​​molekylernes magnetiseringsretninger.

Imidlertid, adskillige forhindringer mangler stadig at blive overvundet, før datalagring med et enkelt molekyle magnet bliver en realitet. At finde molekyler, der kan lagre den magnetiske information permanent og ikke bare flygtigt, er en udfordring, og det er endnu sværere at arrangere disse molekyler på en fast overflade for at bygge datalagringsbærere. For at løse det sidste problem, et internationalt team af forskere ledet af kemikere fra ETH Zürich har nu udviklet en ny metode, der giver adskillige fordele i forhold til andre tilgange.

Sammensmeltning af atomer til overfladen

Christophe Copéret, professor ved Laboratoriet for Uorganisk Kemi ved ETH Zürich, og hans team udviklede et molekyle med et dysprosium-atom i centrum (dysprosium er et metal, der tilhører de sjældne jordarters grundstoffer). Dette atom er omgivet af et molekylært stillads, der tjener som et vehikel. Forskerne udviklede også en metode til at deponere sådanne molekyler på overfladen af ​​silicananopartikler og fusionere dem ved annealing ved 400 grader Celsius. Den molekylære struktur, der bruges som et vehikel, desintegrerer i processen, giver nanopartikler med dysprosium-atomer godt spredt på deres overflade. Forskerne viste, at disse atomer kan magnetiseres og bevare deres magnetiske information.

Magnetiseringsprocessen fungerer i øjeblikket kun ved omkring minus 270 grader Celsius (nær det absolutte nul), og magnetiseringen kan opretholdes i op til halvandet minut. Forskerne leder derfor efter metoder, der gør det muligt at stabilisere magnetiseringen ved højere temperaturer og i længere tid. De leder også efter måder at fusionere atomer til en flad overflade i stedet for til nanopartikler.

Enkel forberedelse

En af fordelene ved den nye metode er dens enkelhed. "Nanopartikler bundet med dysprosium kan fremstilles i ethvert kemisk laboratorium. Intet renrum og komplekst udstyr er påkrævet, " siger Florian Allouche, en ph.d.-studerende i Copérets gruppe. Ud over, de magnetiserbare nanopartikler kan opbevares ved stuetemperatur og genbruges.

Andre forberedelsesmetoder omfatter direkte aflejring af individuelle atomer på en overflade, alligevel er de opnåede materialer kun stabile ved meget lave temperaturer, hovedsagelig på grund af agglomereringen af ​​disse individuelle atomer. Alternativt molekyler med ideelle magnetiske egenskaber kan aflejres på en overflade, men denne immobilisering påvirker ofte negativt strukturen og de magnetiske egenskaber af det endelige objekt.