Med hjälp av avancerad dynamisk avbildning, forskare har kunnat visualisera deformation (ljud) vågor i kristaller och mätte effekten på nanomagnetiska element. Detta erbjuder ny magnetiseringsmanipulation med låg effekt för minnes- eller logikapplikationer och metodiken erbjuder ett nytt tillvägagångssätt för att analysera dynamiska stammar inom andra forskningsområden:nanopartiklar, kemiska reaktioner, kristallografi, etc.

Att kontrollera materialens magnetiska egenskaper är grundläggande för att utveckla minne, dator- och kommunikationsenheter i nanoskala. Eftersom datalagring och bearbetning utvecklas snabbt, forskare testar olika nya metoder för att ändra magnetiska egenskaper hos material. Ett tillvägagångssätt bygger på elastisk deformation (töjning) av det magnetiska materialet för att justera dess magnetiska egenskaper, som kan uppnås med elektriska fält. Detta vetenskapliga område har väckt stort intresse på grund av dess potential att skriva små magnetiska element med ett lågeffektsfält i stället för magnetfält som kräver höga strömströmmar. Dock, studier hittills har huvudsakligen gjorts i mycket långsamma tidsskalor (sekunder till millisekunder).

Ett sätt att producera snabba (dvs. subnanosekundskala) förändringar av belastning och, Således, inducera magnetiseringsförändringar är genom att använda ytakustiska vågor (SAW), som är deformationsvågor. Nu, tänk dig att en järnstång hamras på ena sidan. När stången träffas, en ljudvåg sprider deformationen längs den. Liknande, en akustisk ytvåg sprider en deformation, men bara i ytskiktet, på samma sätt som vågor i havet. I vissa material (piezoelektriska), som expanderar eller drar ihop sig när en spänning appliceras, SAW kan genereras genom oscillerande elektriska fält.

I ett samarbete med grupper från Spanien, Schweiz och Berlin, gruppen av M. Kläui vid JGU har använt en ny experimentell teknik för att kvantitativt avbilda dessa SAW och visa att de kan användas för att byta magnetisering i nanoskala magnetiska element ("surfarna") ovanpå kristallen. Resultaten visade att de magnetiska rutorna ändrade sina egenskaper under effekten av SAW, växer eller krymper de magnetiska domänerna beroende på fasen av SAW. Intressant, deformationen inträffade inte omedelbart och den observerade fördröjningen (se figur 1) kunde modelleras. Att förstå hur de magnetiska egenskaperna kan modifieras på en snabb tidsskala är nyckeln till att utforma magnetiska enheter med låg effekt i framtiden.

"För mycket komplexa mätningar, nära internationellt samarbete med ledande grupper och ett starkt Alumni -nätverk är en strategisk fördel. Vi har slagit ihop med en grupp från Synchrotron Radiation Source ALBA i Spanien där en före detta doktorand från vår grupp arbetar och leder detta projekt. Arbetet utfördes också i samarbete med en doktorand från MAINZ Graduate School of Excellence och det är fantastiskt att se att våra studenter och alumner är så framgångsrika." betonade professor Mathias Kläui vid JGU Institute of Physics, som också är chef för MAINZ.

Inrättandet av MAINZ Graduate School beviljades genom Excellence Initiative av den tyska federala och statliga regeringen för att främja vetenskap och forskning vid tyska universitet 2007 och dess finansiering förlängdes i andra omgången 2012. Den består av arbetsgrupper från Johannes Gutenberg University Mainz, TU Kaiserslautern, och Max Planck Institute for Polymer Research i Mainz. Ett av dess fokusområden är spintronics, där samarbete med ledande internationella partners spelar en viktig roll.