Vortex-antivortex-par findes i magnetiske trilag

Et internationalt team af forskere har opdaget magnetiske vortex-antivortex-par, der stammer fra korrelerede elektronspins i et nyudviklet trilagsmateriale. Opdagelsen kunne fremme hukommelsesceller og peger på den potentielle udvikling af 3-D magnetiske logiske kredsløb.

Forskerne fra Nanomaterials and Nanotechnology Research Center ved University of Oviedo i Spanien, og universitetet i Porto i Portugal, rapporterede deres fund i denne uge i Anvendt fysik bogstaver . Samarbejdet omfattede også en forskningsgruppe hos Alba Synchrotron i Catalonien, Spanien.

Teamets arbejde er en del af et relativt nyt forskningsfelt kaldet topologisk spintronics. Spintronics udnytter elektronernes iboende spins og deres resulterende magnetiske egenskaber i materiale, såvel som elektronernes elektriske ladning, at gemme og behandle oplysninger.

Topologisk spintronik bruger roterende geometriske "defekter" i den samlede ladningsbærende topologi af et materiale til at kontrollere magnetisk adfærd. Mikroskopiske fysiske defekter, såsom strækning, bøjning og vridning, kan være drivende fænomener, som forskere ser ud til at bruge.

De fejl, teamet studerer i sine trilayers er bifurcationer, som er skabt midt i det stribede domænemønster. Tænk på en gaffelvej inden for en række lige veje. Disse splittelser får vortex-antivortex-par til at bevæge sig sammen langs de "magnetiske veje" enten i en retning eller modsat, afhængig af deres polariteter. Bunden af ​​gaffelen begrænser og styrer hvirvelernes forplantning.

Effekten blev observeret i magnetiske trilag, hvor et hårdt magnetisk lag, svært at afmagnetisere, var klemt mellem to blødere magnetiske lag, med en total tykkelse på 160 nanometer.

"Virvel-antivortex-bevægelsen kræver samspillet mellem de hårde og bløde magnetiske lag samt de omstrejfende felter i hele det magnetiske trilag, "sagde Maria Vélez, medforfatter af papiret og lektor i fysik i kondenseret stof ved University of Oviedo.

Hendes teams forskning åbner op for nye muligheder inden for det begyndende felt inden for 3D-nanomagnetik, som har udviklet sig gennem nylige opdagelser af nye magnetiske effekter på atomniveau, såvel som fremskridt inden for karakteriseringsmetoder, såsom i den røntgenmagnetiske mikroskopi-teknik, der bruges af gruppen.

Forskerne fandt ud af, at vortex-antivortex-parene i de bløde magnetiske lag udviste en korreleret bevægelse, der strækker sig flere mikrometer langs de magnetiske striber under magnetiseringsomvendelse. Disse effekter på lange afstande kan øge effektiviteten ved styring af magnetisk hukommelse og logiske enheder. Resultaterne er baseret på røntgenmikroskopi og mikromagnetiske beregninger.

"Vortex-antivortex-formering styres af materialets magnetiske stribedomæne, ikke ved en litografi-defineret trådgeometri. Dette indebærer, at bevægelsesretningen til enhver tid kan ændres med en ordentlig sekvens af anvendte magnetfelter. Dette er en klar fordel i forhold til faste geometrier som de litografisk definerede strømførende linjer i konventionelle elektroniske enheder, "Sagde Vélez. Det er som om de ledende stier til hvirvelbevægelse i de magnetiske trilag kan omdannes dynamisk.

"Ud over, brugen af ​​et magnetisk potentiale til at begrænse vortex-antivortex-bevægelse er afgørende for at opnå lange formeringsafstande på flere mikron, undgå udslettelse ved trådkanter, "Sagde Vélez også.

Udbredelsen er begrænset til enten toppen eller bunden af ​​filmoverfladerne afhængigt af de topologiske karakteristika ved stribe -mønsterdislokationen. Denne effekt kunne muliggøre kobling af magnetiske kredsløb over prøvetykkelsen i multilevel-enheder med en højere grad af rumlig integration end i nuværende 2-D magnetiske kredsløb.