Imaging hvordan magnetisme surfer

Ved hjælp af avanceret dynamisk billeddannelse, forskere har været i stand til at visualisere deformations- (lyd) bølger i krystaller og måle effekten på nanomagnetiske elementer. Dette tilbyder ny manipulation med lav effekt til magnetisering til hukommelses- eller logikapplikationer, og metoden tilbyder en ny tilgang til analyse af dynamiske stammer inden for andre forskningsområder:nanopartikler, kemiske reaktioner, krystallografi, etc.

Kontrol af materialers magnetiske egenskaber er grundlæggende for at udvikle hukommelse, computer- og kommunikationsenheder i nanoskalaen. Da datalagring og behandling udvikler sig hurtigt, forskere tester forskellige nye metoder til at ændre magnetiske egenskaber af materialer. En tilgang er afhængig af elastisk deformation (belastning) af det magnetiske materiale for at justere dets magnetiske egenskaber, som kan opnås ved elektriske felter. Dette videnskabelige område har tiltrukket stor interesse på grund af dets potentiale til at skrive små magnetiske elementer med et lavt elektrisk felt i stedet for magnetfelter, der kræver høje strømladestrømme. Imidlertid, undersøgelser hidtil er hovedsageligt blevet udført på meget langsomme tidsskalaer (sekunder til millisekunder).

En måde at producere hurtige (dvs. subnanosekundskala) ændringer i belastning og, dermed, fremkalde magnetiseringsændringer er ved hjælp af overfladeakustiske bølger (SAW'er), som er deformationsbølger (stamme). Nu, forestil dig, at en jernstang bliver hamret i den ene side. Når stangen bliver ramt, en lydbølge formerer deformationen langs den. Tilsvarende en akustisk overfladebølge formerer en deformation, men kun i overfladelaget, på samme måde som bølger i havet. I visse materialer (piezoelektriske), som udvider sig eller trækker sig sammen, når der påføres en spænding, SAW'er kan genereres gennem oscillerende elektriske felter.

I et samarbejde med grupper fra Spanien, Schweiz og Berlin, gruppen af ​​M. Kläui ved JGU har brugt en ny eksperimentel teknik til kvantitativt at afbilde disse SAW og demonstrere, at de kan bruges til at skifte magnetisering i nanoskala magnetiske elementer ("surferne") oven på krystallen. Resultaterne viste, at de magnetiske firkanter ændrede deres egenskaber under virkning af SAW'er, vokser eller krymper de magnetiske domæner afhængigt af SAW -fasen. Interessant nok, deformationen forekom ikke øjeblikkeligt, og den observerede forsinkelse (se figur 1) kunne modelleres. At forstå, hvordan de magnetiske egenskaber kan ændres på en hurtig tidsskala, er nøglen til at designe laveffektmagnetiske enheder i fremtiden.

"For meget komplekse målinger, tæt internationalt samarbejde med førende grupper og et stærkt Alumni -netværk er en strategisk fordel. Vi er gået sammen med en gruppe fra Synchrotron Radiation Source ALBA i Spanien, hvor en tidligere ph.d. -studerende fra vores gruppe arbejder og leder dette projekt. Arbejdet blev også udført i samarbejde med en ph.d. -studerende fra MAINZ Graduate School of Excellence, og det er dejligt at se, at vores studerende og alumner har så stor succes. "Understregede professor Mathias Kläui fra JGU Institute of Physics, der også er direktør for MAINZ.

Oprettelsen af ​​MAINZ Graduate School blev givet gennem Excellence Initiative af den tyske føderale og statslige regering for at fremme videnskab og forskning ved tyske universiteter i 2007, og dens finansiering blev forlænget i anden runde i 2012. Den består af arbejdsgrupper fra Johannes Gutenberg University Mainz, TU Kaiserslautern, og Max Planck Institute for Polymer Research i Mainz. Et af dets fokusområder inden for forskning er spintronics, hvor samarbejde med førende internationale partnere spiller en vigtig rolle.