Även om förmågan att enkelt kontrollera de magnetiska egenskaperna hos små elektroniska system är mycket önskvärd för framtida liten elektronik och datalagring, en effektiv lösning har visat sig vara extremt svårfångad.

Men nu, en grupp forskare från universitet i Chile och Brasilien rapporterar denna vecka i Journal of Applied Physics , ett enkelt sätt att få kontroll över magnetismen som börjar med att kontrollera systemens form.

Baserat på det faktum att krökning av nanomagneter inducerar kirala (asymmetriska) texturer inom magnetiseringsfältet, forskarna - från Chiles Pontificia Universidad Católica de Chile och Universidad de Chile, och Brasiliens Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia Baiano och Universidade Federal de Viçosa - etablerade en ny metod för att producera stabila virvlar och antivortices via nanomagneter med variabel krökning.

Deras arbete innebär att visa att en magnetiseringskonfiguration som består av två strukturer med motsatta lindningstal-virvel och antivortex-kommer att framstå som remanenta tillstånd inom ihåliga toroidala (tänk donutformade) nanomagneter. Dessa topologiska konfigurationer är resultatet av kiral interaktion inducerad av krökning.

Som du kanske har gissat, magnetisering är det centrala begreppet i gruppens arbete.

"Om du tittar på en typisk hushållsmagnet ser du klart definierade nord- och sydpoler, "sa Vagson Carvalho-Santos, professor och forskare vid Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia Baiano. "Vårt system, en magnet med mycket små dimensioner, kan ses som ett aggregat av små magneter - men med magnetiska poler som ändras från en punkt till den andra. "

Denna uppsättning nord-syd orienteringar, känd som magnetisering, kan visa intressanta och vackra former. "Vortexliknande strukturer-virvlande texturer-dyker upp inom magnetiseringen som en följd av krökning av systemet, "Carvalho-Santos sa." I våra simuleringar, vi observerade bildandet av sådana strukturer när ett magnetfält applicerades på en krökt magnetisk nanopartikel. "

Gruppens upptäckt "pekar mot stabila texturer med virvelliknande strukturer, som stabiliseras av systemets form, "Carvalho-Santos sa." Detta är förvånande eftersom, i allmänhet, effekten av den inblandade geometrin har studerats endast för de dynamiska egenskaperna hos magnetsystemet. Vår upptäckt av statiska och stabila konfigurationer kommer sannolikt att vara till nytta för teknik för lagring av information. "

När det gäller dessa typer av framtida applikationer, "stabiliseringen av ett virvel-antivortex-par är ytterligare ett kollektivt magnetiseringssätt som kan läggas till" zoo "för de partikelliknande konfigurationer som förekommer i kondenserade materiesystem, såsom tvärgående och virvel domänväggar, skyrmions (punktliknande område med omvänd magnetisering inom en enhetlig magnet), isolerade virvlar, etc., "Sade Carvalho-Santos. Detta innebär att dessa strukturer kan betraktas som en grund för framtida datalagring och minnesenheter med slumpmässig åtkomst.

Utöver detta, "om ett sådant virvel-antivortex-par kan flyttas genom att applicera ett magnetfält eller en spin-polariserad ström, det kan övervägas för att skapa enheter baserade på konceptet "racerbaneminne, '"Sa Carvalho-Santos. På grund av den lilla storleken på den resulterande konfigurationen, sådana strukturer kan möjliggöra lagring av information inom ett litet område av en lagringsenhet.

"Vårt huvudsakliga intresse är nu att lära sig att få kontroll över dessa strukturer och hur man flyttar dem, vilket är av stor betydelse för att använda dem i framtida tekniska applikationer, "Carvalho-Santos sa." En möjlighet är att styra deras position via elektriska strömmar. "