Från kompasser som används i gammal utomlands navigering till elektriska motorer, sensorer, och ställdon i bilar, magnetiska material har varit en grundpelare genom mänsklighetens historia. Dessutom, nästan all information som finns i det moderna samhället registreras i magnetiska medier, som hårddiskar.

Ett team av forskare vid det brasilianska centret för fysikforskning studerar rörelsen hos virveldomänväggar - lokala laddningsregioner som kollektivt lagrar information via deras konfiguration - drivs av magnetfält i ferromagnetiska nanotrådar, som är konfigurerade i en rak linje med en asymmetrisk Y-liknande gren. De diskuterar sitt arbete under veckans Journal of Applied Physics .

Frågan från gruppen var:Vad händer med virvelväggen när den möter grenen? Ändrar det riktning eller inte, eller kan den delas i två väggar?

"För att göra en förenklad parallell, om vi föreställer oss att virvelväggen är en tornado och tornado springer på en rak väg och stöter på en korsväg, vad händer sen; kan den dela sig i två tornados? "sa Luiz Sampaio, en forskare vid Brazilian Center for Physics Research i Rio De Janeiro.

Generellt, magnetfält kan användas för att ändra magnetiseringen av ett magnetiskt material, ungefär som en stångmagnet kan magnetisera en annars icke -magnetisk synål, och kan till och med vända sin magnetisering helt i vissa fall.

Processen involverad i magnetiseringsomvändning uppvisar ibland kärnbildning och rörelse av dessa domänväggar, som utgör övergången mellan två laddningsregioner magnetiserade i olika riktningar. Domänväggrörelser har utforskats i stor omfattning i ferromagnetiska nanotrådar på grund av deras höga potential för applikationer i spintronic -enheter, de som använder elektronernas kvantspinnsegenskaper.

Kontrollen och manipulationen av dessa domänväggar är avgörande för ett framgångsrikt förverkligande av magnetminne, logik och sensorer. Genom att ändra nanotrådsgeometri, forskare hoppas kunna förvärva en högre kontroll över domänväggens rörelse och sätta en väg mot att uppnå tillförlitlighet vid omkoppling av magnetisering i ferromagnetiska nanotrådar. Teamet utarbetade en studie med två steg.

"Först, vi tillverkade prover med elektronstråle litografi, magnetronförstoftnings- och lyfttekniker, "sade Sampaio. Efter tillverkningen i nanometerskala, de mätte sedan kopplingsmagnetiseringsbeteendet förmedlat av domänväggens utbredning.

Det andra steget var att utföra mikromagnetiska simuleringar för att styra och tolka experimentella resultat. "Dessa två verktyg tillät oss att i detalj studera processerna för virveldomänväggar vid grenens ingång, " han sa.

Går vidare, laget vill förstå om vinkeln mellan nanotråd och gren kan öka det asymmetriska beteendet vid grenens ingång. Detta skulle öka sannolikheten för att endast observera en typ av virveldomänvägg, medurs eller moturs. Detta kommer att kräva olika nanotrådsvinklar med grenen för att välja virvelkiralitet.

Att förstå de dynamiska aspekterna av virveldomänväggar öppnar en väg för bättre kontroll över deras rörelse och bana. Detta kan vara viktigt för att producera logiska grindar, som kan baseras på domänens väggrörelse i linje med sådana grenar. Magnetiseringen i grenarna kan orienteras i två olika riktningar längs nanotrådsaxeln, där varje riktning skulle fungera som "0" och "1" som är nödvändiga för datalagring och behandling.

"För att ge den tillförlitlighet som behövs för dessa applikationer, en högre grad av kontroll vid magnetiseringsomkopplingen krävs, men för att effektivisera processerna som är involverade i magnetiseringsomkopplingen, virveldomänväggen verkar vara en lovande kandidat, sa Sampaio.