En ny väg för att ställa in och kontrollera de magnetiska domänväggrörelserna genom att använda kombinationer av användbara magnetiska effekter inuti mycket tunna filmmaterial, har visats av forskare från Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technology (DGIST) i Korea. Forskningen, publiceras i tidskriften Advance Science , erbjuder en ny insikt i spintronik och ett steg mot nya ultrasnabba, ultraliten, och energieffektiva IT-enheter.

Spintronik är en gren av elektronik som använder riktningen för en elektrons spinn istället för dess elektriska laddning. Att kombinera spinn med elektronens laddning – som redan utnyttjas i konventionella elektroniska system – erbjuder mer kraftfulla och mångsidiga sätt att koda och avkoda data. Forskare tror att spintronik kan användas för att utveckla så kallat "racetrack memory" till exempel, med den lagrade informationen skjuten längs en tunn tråd i hög hastighet.

Den nya studien visar ett nytt sätt att hantera informationsbehandlingen med hjälp av rörelsen av magnetiska tillstånd hos tunnfilmsenheten. Det drar fördel av några ovanliga effekter som uppstår när material med kontrasterande typer av magnetiskt material kläms ihop.

Forskningen fokuserar på en enhet som kombinerar så kallade ferromagnetiska och antiferromagnetiska material, i vilka riktningarna för elektronsnurr är olika inriktade inom respektive magnetiska material.

Mycket forskning inom spintronik fokuserar på det smala området där två sådana kontrasterande magnetiska material möts, och hur denna "domän" och "domänvägg" kan spridas. En extern elektrisk ström, till exempel, kan förskjuta den magnetiska domänen, även om denna process är svår att kontrollera och ännu inte erbjuder en tillräckligt exakt rörelse som forskarna söker.

Jung-Il Hong vid institutionen för framväxande materialvetenskap vid DGIST, och hans kollegor drar fördel av ett annat "effektivt" magnetfält som redan fanns i systemet som kombinerar DMI- och utbytesbiaseffekter. Spinn raderas upp på olika sätt som svar på magnetfältet och elektriska strömmar i den magnetiska strukturen, och beteendet hos magnetiska domäner kan också kontrolleras på grund av dessa kombinerade magnetiska effekter.

De visar också att riktningen för utbytesförspänningsfältet kan omkonfigureras genom att helt enkelt injicera spinnströmmar genom enheten, möjliggör elektriska och programmerbara funktioner för enheten.

Hong säger att "för att spintronics-enheter ska gå från teori till verklighet, beteendet hos magnetiska domäner och domänvägggränssnitten som skiljer dem åt måste förstås ordentligt i flerskiktsmaterial. Vårt arbete tar ett steg mot en finare operation av domänmanipulation i enhetsstrukturen som vi tror lätt kan integreras i logiska enheter."