Kantvariationer i nanoskala observeret med rekordstor opløsning i magnetiske nanoenheder

(Phys.org) — Et team af forskere fra Royal Institute of Technology, Stockholm, University of Maryland, og NIST Center for Nanoscale Science and Technology har målt store variationer i de magnetiske egenskaber langs kanten af ​​en tynd film 500 nm-diameter skive. Dette arbejde repræsenterer en væsentlig udvikling i måling af magnetiske tyndfilmskantegenskaber, som er særligt vigtige for nanoenheder, såsom magnetiske hukommelsesceller, hvor kant til areal forholdet er stort.

Forskernes teknik, kaldet ferromagnetisk resonanskraftmikroskopi, detekterer magnetisk resonans i en prøve gennem ændringer i den magnetiske kraft mellem prøven og en magnetisk cantilever-spids. Teknikken bruger et eksternt felt fra en nærliggende mikrobølgeantenne til at excitere en magnetisk resonans, der får prøvens magnetisering til at præcessere, vaklende som en top, milliarder af gange i sekundet. Denne præcession fører til et lille fald i den tidsgennemsnitlige magnetisering, der kan detekteres som en ændring i den magnetiske kraft på cantileveren. Med et eksternt felt påført i filmens plan, modellering forudsiger, at der dannes en "kanttilstand", hvor præcessionen er lokaliseret til inden for 30 nm fra kanten. De seneste målinger profilerede den kanttilstand med en rekordopløsning på 100 nm. Ved at dreje den anvendte feltretning, placeringen af ​​kanttilstanden flyttes derefter langs omkredsen af ​​disken, med ændringer i den magnetiske resonans, der kortlægger variationer i magnetiske egenskaber langs kanten.

Forskerne mener, at fortsat udvikling af ferromagnetiske resonanskraftmikroskopimetoder vil muliggøre målinger af individuelle magnetiske nanoenheder, give vigtige nye oplysninger om egenskaberne af disse enheder og deres potentielle defekter.