Hvordan den magnetoelastiske effekt kan styre nanoelementernes magnetiske egenskaber

Hurtig ændring af magnetiske egenskaber er nøglen til magnetiske enheder med lav effekt. Det EU-finansierede MULTIREV-projekt har bidraget til en undersøgelse, der udnytter magnetoelastisk kobling, til design af belastningskontrollerede nano-enheder.

Informationskommunikation og teknologi (IKT) enheder er i høj grad afhængige af at kunne udnytte materialers magnetiske egenskaber, især til computerhukommelse og behandling. Forskere, trække på arbejde udført under det EU-finansierede MULTIREV-projekt, for nylig udgivet en artikel i Natur hvor de skitserer, hvordan de brugte banebrydende dynamisk billeddannelse til at visualisere deformation (lyd)bølger i krystaller, måling af effekten på nanomagnetiske elementer.

Deres resultater viser både udsigten til kontrolleret laveffektmagnetisering af små magnetiske elementer, til gavn for IKT-applikationer. Derudover Metoden kan overføres til undersøgelse af dynamiske stammer i en række processer og produkter såsom nanopartikler, kemiske reaktioner og krystallografi.

Kvantificering af den magnetoelastiske effekt

Med den stadigt stigende efterspørgsel efter bedre datalagring og -behandling, kapløbet er i gang for mere effektive midler til at ændre materialers magnetiske egenskaber, især på nanoskalaen. Forskerne i denne undersøgelse studerede ændringen af ​​magnetiske egenskaber forårsaget af den elastiske deformation af et magnetisk materiale. Denne ændring kan induceres af magnetiske felter, men det kræver høje ladningsstrømme.

Holdet undersøgte derfor specifikt, hvordan dynamisk belastning (eller deformation) ledsager en akustisk overfladebølge (SAW) og dermed inducerer ændringer i magnetisering, på nanoskalaen. De var i stand til at gennemføre den kvantitative undersøgelse efter udviklingen af ​​en eksperimentel teknik baseret på stroboskopisk røntgenmikroskopi. Afgørende, undersøgelsen blev udført på picosekunders tidsskala, i modsætning til tidligere undersøgelser, som hovedsageligt var blevet udført på væsentligt langsommere tidsskalaer (sekunder til millisekunder).

Holdet var i stand til at demonstrere, at SAW'er kunne kontrollere omskiftningen af ​​magnetisering i magnetiske elementer på nanoskala oven på en krystal. Resultaterne indikerede, at SAW'erne påvirkede en ændring i de magnetiske kvadraters egenskaber, hvilket får de magnetiske domæner til at vokse eller krympe afhængigt af SAW-fasen.

Interessant nok, ved samtidig at afbilde udviklingen af ​​både stamme- og magnetiseringsdynamikken i nanostrukturer, holdet opdagede, at magnetiseringstilstande har en forsinket reaktion på belastningstilstandene, og at dette var justerbart i henhold til hvordan det magnetiske domæne var konfigureret.

Energieffektive magnetiske sensorer

MULTIREV-projektet blev faktisk oprettet for at udvikle en billigere og forenklet multi-revolution sensor end dem, der er tilgængelige i øjeblikket. Disse sensorer registrerer flere rotationer af komponenter i industrier som bilindustrien og automatisering. Imidlertid, den nuværende generation har en tendens til at have kompleks arkitektur, med begrænset anvendelighed og kommer til høje omkostninger.

Nøglen til projektteamets plan for at udvikle et proof of concept var udskiftningen af ​​ikke-magnetiske sensorer med en ikke-flygtig magnetisk enhed, som ville være selvforsynende med energi. Dette åbner igen muligheden for en trinvis ændring i antallet af mulige omdrejninger, endda op til tusindvis af omdrejninger.