Magnetiske felter ved krydset

Fra kompasser brugt i oldtidens oversøiske navigation til elektriske motorer, sensorer, og aktuatorer i biler, magnetiske materialer har været en grundpille gennem menneskehedens historie. Ud over, næsten al information, der findes i det moderne samfund, er optaget i magnetiske medier, ligesom harddiske.

Et team af forskere ved det brasilianske center for fysikforskning studerer bevægelsen af ​​hvirveldomænevægge - lokale ladningsområder, der tilsammen lagrer information via deres konfiguration - drevet af magnetiske felter i ferromagnetiske nanotråde, som er konfigureret i en lige linje med en asymmetrisk Y-lignende gren. De diskuterer deres arbejde i denne uge Journal of Applied Physics .

Spørgsmålet fra gruppen var:Hvad sker der med hvirvelvæggen, når den møder grenen? Ændrer den retning eller ej, eller kunne den deles i to vægge?

"For at lave en forenklet parallel, hvis vi forestiller os, at hvirvelvæggen er en tornado, og tornadoen løber på en lige vej og støder på et kryds, hvad sker der nu; kan det dele sig i to tornadoer?" sagde Luiz Sampaio, en forsker ved det brasilianske center for fysikforskning i Rio De Janeiro.

Generelt sagt, magnetiske felter kan bruges til at ændre magnetiseringen af ​​et magnetisk materiale, ligesom en stangmagnet kan magnetisere en ellers ikke-magnetisk synål, og kan endda vende dens magnetisering fuldstændigt i nogle tilfælde.

Processen involveret i magnetiseringsvending udviser nogle gange kernedannelse og bevægelse af disse domænevægge, som udgør overgangen mellem to ladningsområder magnetiseret i forskellige retninger. Domænevægs bevægelse er blevet udforsket bredt i ferromagnetiske nanotråde på grund af deres høje potentiale for anvendelser i spintroniske enheder, dem, der bruger elektronernes kvantespinegenskaber.

Kontrol og manipulation af disse domænevægge er afgørende for vellykket realisering af magnetisk hukommelse, logik og sensorenheder. Ved at ændre nanotrådsgeometrien, videnskabsmænd håber at opnå en højere kontrol over domænevæggens bevægelse og sætte en rute mod at opnå pålidelighed ved at skifte magnetisering i ferromagnetiske nanotråde. Holdet udarbejdede en undersøgelse ved hjælp af to trin.

"Først, vi fremstillede prøver ved hjælp af elektronstrålelitografi, magnetron sputtering og lift-off teknikker, " sagde Sampaio. Efter fremstillingen på nanometerskala, de målte derefter omskiftningsmagnetiseringsadfærden medieret af domænevæggens udbredelse.

Det andet trin var at udføre mikromagnetiske simuleringer for at guide og fortolke de eksperimentelle resultater. "Disse to værktøjer gjorde det muligt for os at studere i detaljer processerne af hvirveldomænevægge ved grenindgangen, " han sagde.

Bevæger sig fremad, holdet ønsker at forstå, om vinklen mellem nanotråden og grenen kan øge den asymmetriske adfærd ved grenindgangen. Dette ville øge sandsynligheden for kun at observere én type vortex-domænevæg, med eller mod uret. Dette vil kræve at variere nanotrådsvinklerne med grenen for at vælge vortex-kiraliteten.

Forståelse af de dynamiske aspekter af hvirveldomænevægge åbner en rute til bedre kontrol over deres bevægelse og bane. Dette kan være vigtigt for at producere logiske porte, som kan være baseret på domænevæggens bevægelse på linje med sådanne grene. Magnetiseringen i grenene kan orienteres i to forskellige retninger langs nanotrådaksen, hvor hver retning ville tjene som "0" og "1" nødvendige for datalagring og -behandling.

"For at give den nødvendige pålidelighed til disse applikationer, en højere grad af kontrol i magnetiseringskoblingen er påkrævet, men for at øge effektiviteten af ​​de processer, der er involveret i magnetiseringskoblingen, vortex-domænevæggen ser ud til at være en lovende kandidat, " sagde Sampaio.