Investigadores de Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR), TU Chemnitz, TU Dresden y Forschungszentrum Jülich son los primeros en demostrar que no solo bits individuales, sino también secuencias completas de bits se pueden almacenar en dominios cilíndricos: secciones cilíndricas pequeñas. Unos 100 nanómetros. Como informa el equipo en la revista. Materiales electrónicos avanzados.los hallazgos podrían allanar el camino para nuevos tipos de sensores y almacenamiento de datos, incluidas formas magnéticas de redes neuronales.
“Un dominio cilíndrico, también llamado dominio de burbuja por nosotros los físicos, es una pequeña región cilíndrica en una delgada capa magnética. Su espín, el momento angular interno de los electrones que crea un momento magnético en el material, apunta en una dirección específica “Esto crea una magnetización que difiere del resto del entorno, imagine una pequeña burbuja magnética cilíndrica flotando en un mar de antimagnetismo”, dice el profesor Olav Hellwig del Instituto de Investigación de Materiales y Física de Rayos de Iones del HZDR. de su investigación. Él y su equipo creen que estas estructuras magnéticas tienen un gran potencial para aplicaciones espintrónicas.
Las paredes de dominio se forman en los bordes de este dominio cilíndrico, regiones de borde donde cambia la dirección de la magnetización. En la tecnología de almacenamiento magnético, que es lo que el equipo de Hellwig está tratando de lograr, será crucial controlar con precisión la estructura de espín en la pared del dominio, ya que su dirección en el sentido de las agujas del reloj o en el sentido contrario a las agujas del reloj se puede utilizar para codificar bits directamente. Los investigadores también se centran en otro aspecto: “Nuestros discos duros actuales, que tienen un ancho de banda de 30 a 40 nanómetros y una longitud de bit de 15 a 20 nanómetros, en una superficie del tamaño de un sello de correos de aproximadamente 1 terabyte. Estamos trabajando para superar esta limitación de la densidad de datos ampliando el almacenamiento a la tercera dimensión”, explica Hellwig.
Solución: Metamateriales en 3D
Las estructuras magnéticas multicapa son una forma atractiva de controlar la estructura de curvatura interna de las paredes del dominio porque las energías magnéticas involucradas se pueden ajustar combinando diferentes materiales y espesores de capa. El equipo de Hellwig utilizó bloques de capas alternas de cobalto y platino, separadas por capas de rutenio, y los depositó en obleas de silicio. El metamaterial resultante es un antiferroimán sintético. Su rasgo característico es una estructura magnética vertical en la que los bloques de capas adyacentes tienen direcciones de magnetización opuestas, lo que da como resultado una magnetización neta neutra general.
“Aquí es donde entra en juego el concepto de memoria ‘pista de carreras’. El sistema es como una pista de carreras, con los bits dispuestos como un collar de perlas. La genialidad de nuestro sistema es que formamos capas y, por lo tanto, sus propiedades magnéticas nos permiten adaptar la memoria. comportamiento magnético de los antiferroimanes artificiales no sólo en bits individuales, sino también en secuencias completas de bits en la profundidad de las paredes del dominio en forma de dirección de magnetización dependiente”, explica Hellwig. Esto abre la posibilidad de mover dominios cilíndricos de varios bits a través de estas autopistas de datos magnéticos de una manera controlada, de alta velocidad y energéticamente eficiente.
La magnetoelectrónica también tiene potencial para otras aplicaciones. Se pueden utilizar, por ejemplo, en sensores magnéticos o componentes espintrónicos. Además, estos nanoobjetos magnéticos complejos tienen un gran potencial para la implementación magnética en redes neuronales que pueden procesar datos de manera similar al cerebro humano.
