Team arbejder på rekonfigurerbare magnetiske nanomønstre

Et team af internationale videnskabsmænd ledet af forskere fra CUNY Advanced Science Research Center (ASRC) og Politecnico i Milano i Italien har demonstreret en ny tilgang til at designe fuldt rekonfigurerbare magnetiske nanomønstre, hvis egenskaber og funktionalitet kan programmeres og omprogrammeres on-demand.

Metoden - udgivet i Natur nanoteknologi og ledet af Elisa Riedo, Professor i fysik med ASRC's Nanoscience Initiative, og Riccardo Bertacco, en professor ved Politenico i Milano - er baseret på termisk scanning probe litografi og bruger en varm nano-spids til at udføre en meget lokaliseret feltopvarmning og afkøling i antiferromagnetiske og ferromagnetiske tynde film. Den varme spids bruges derefter til at justere spins i materialet i enhver ønsket retning med opløsning i nanoskala.

"Den foreslåede teknik er ligetil og kombinerer den fulde reversibilitet og stabilitet af udvekslingsbias, da det samme mønster kan skrives og nulstilles mange gange, med opløsningen og alsidigheden af ​​scanningsondelitografi, sagde Riedo. Især, dette arbejde demonstrerer, hvordan termisk scanning probe litografi tager fart som en vigtig nanofabrikationsmetode for den næste generation af nanoenheder, fra biomedicinsk sansning til sprintronik."

Denne tilgang giver forskere mulighed for at kontrollere magnetisme på nanoskala som aldrig før. Forfatterne brugte denne metode til at fremstille kanaler, hvor spinbølger kan forplante sig. Spin-bølger er en udbredende omorganisering af magnetiseringen i et materiale. En ny generation af computer- og sensorenheder kan fremstilles baseret på udbredelsen af ​​spin-bølger i stedet for den mere konventionelle elektriske strøm.

Bertacco bemærkede, at disse resultater vil muliggøre udviklingen af ​​nye metamaterialer med finjusterede magnetiske egenskaber, samt en rekonfigurerbar computerenhedsarkitektur.

"Lige lovende er skabelsen af ​​strukturer med høj respons på eksterne magnetfelter, da de kan bruges som sensorer i nye arkitekturer af spintronic-enheder, " sagde han. "Det potentielle målmarked for disse enheder er ekstremt stort – især med fremkomsten af ​​'tingenes internet' tidsalder – hvor hvert objekt har et voksende behov for integrerede sensorer og beregningskapacitet."

Edoardo Albisetti, postdoktoral forskningsassistent ved Politecnico i Milano og papirets første forfatter, sagde den nye magnetiske nanostrukturmønstermetode giver forskerne en øget mængde kontrol.

"Indtil nu, mønsterdannelsen af ​​magnetiske nanostrukturer er hovedsageligt opnået gennem irreversible strukturelle eller kemiske modifikationer, " sagde Albisetti. "Tværtimod, ved at bruge denne nye termisk assisterede magnetiske scanning probe litografi (tam-SPL) metode, de magnetiske nanomønstre er fuldt rekonfigurerbare og opnået uden at ændre filmkemien og topografien."

Evnen til at tegne nye metamagnetiske materialer åbner vejen for udviklingen af ​​innovative enheder til informationsbehandling baseret på logiske celler samt på udbredelse og manipulation af spinbølger i magnoniske strukturer.