Forskare vid avdelningen för fasta tillståndets fysik och avdelningen för materialfysik vid Uppsala universitet har visat hur den kollektiva dynamiken i en struktur bestående av interagerande magnetiska nanoöar kan manipuleras. Deras resultat publiceras i tidskriften Vetenskapliga rapporter .

Med hjälp av moderna nanotillverkningsmetoder har forskarna imiterat naturen och skapat ett 2D-mönster av små stadionformade magnetiska öar. Dessa små magneter har egenskaper som liknar magnetiska atomer, uppvisar termiska fluktuationer. Tids- och temperaturberoendet för magnetiseringen i ett kollektiv av magnetiska öar har studerats, använder en mycket känslig specialbyggd magnetometer, utvecklats i Uppsala.

"En av fördelarna med att använda sådana magnetiska nano-öar istället för magnetiska atomer, eftersom våra primära byggstenar är att öarnas magnetiska egenskaper kan justeras med precision, något annat väldigt svårt. Att ha exakt kontroll över dina byggstenar hjälper oerhört mycket när du analyserar mätningar, " förklarar Vassilios Kapaklis, Universitetslektor i materialfysik vid Uppsala universitet.

Ett kollektivt magnetiskt tillstånd bildas när dessa magnetiska öar tillåts samverka och det är detta tillstånd, som forskarna studerade. Kollektivet kan uppvisa framväxande egenskaper som skiljer sig kraftigt från de enskilda byggstenarnas och som kan styras av den geometriska placeringen av byggstenarna.

"Resultaten visar att magnetometri kan användas för att övervaka utvecklingen av det magnetiska kollektivet i realtid, samtidigt som det ger möjlighet att studera vilken påverkan temperaturen har på denna utveckling, säger Mikael Andersson, Doktorand i fasta tillståndets fysik vid Uppsala universitet.

Förståelsen av kollektiva effekter i magnetiska nanostrukturer är avgörande för att förverkliga tillämpningar som magnetiska logiska kretsar, som har fördelen av att inte kräva kraft för att bevara ett önskat logiskt tillstånd.