(PhysOrg.com) -- Magnetikforskare vid National Institute of Standards and Technology (NIST) färgade massor av ägg nyligen. Kaniner och barn kanske tycker att äggen är lite små – faktiskt, för liten för att se utan mikroskop. Men dessa "äggcentriska" nanomagneter har en annan praktisk användning, föreslå strategier för att skapa framtida datorminnen med låg effekt.

För en studie som beskrivs i en ny uppsats, NIST-forskare använde elektronstrålelitografi för att göra tusentals nickel-järnmagneter, var och en cirka 200 nanometer (miljarddelar av en meter) i diameter. Varje magnet är vanligtvis formad som en ellips, en något tillplattad cirkel. Forskare gjorde också några magneter i tre olika äggliknande former med en allt spetsigare ände. Det är allt en del av NIST-forskning om magnetiska material i nanoskala, enheter och mätmetoder för att stödja utvecklingen av framtida magnetiska datalagringssystem.

Det visar sig att även små förvrängningar i magnetform kan leda till betydande förändringar i magnetiska egenskaper. Forskare upptäckte detta genom att sondera magneterna med en laser och analysera vad som händer med elektronernas "snurr", en kvantegenskap som är ansvarig för magnetisk orientering. Förändringar i rotationsriktningen kan fortplanta sig genom magneten som vågor vid olika frekvenser. Ju mer äggliknande magneten, desto mer komplexa är vågmönstren och deras relaterade frekvenser. (Något liknande händer när man slänger en sten i en asymmetriskt formad damm.) Förskjutningarna är mest uttalade i ändarna av magneterna.

För att bekräfta lokala magnetiska effekter och "färga" äggen, forskare gjorde simuleringar av olika magneter med hjälp av NIST:s objektorienterade mikromagnetiska ramverk (OOMMF). (Se bild.) Ljusare färger indikerar starkare frekvenssignaler.

Äggeffekterna förklarar oberäkneligt beteende som observerats i stora uppsättningar av nanomagneter, som kan vara ofullständigt formad av litografiprocessen. Sådana förvrängningar kan påverka omkoppling i magnetiska enheter. Äggstudieresultaten kan vara användbara för att utveckla RAM-minnen baserat på interaktioner mellan elektronspinn och magnetiserade ytor. Spin-RAM är ett tillvägagångssätt för att skapa framtida minnen som kan ge höghastighetsåtkomst till data samtidigt som det minskar processorkraftbehovet genom att lagra data permanent i allt mindre enheter. Att forma magneter som ägg bryter upp ett symmetriskt frekvensmönster som finns i ellipsstrukturer och erbjuder därmed en möjlighet att anpassa och kontrollera växlingsprocessen.

"Till exempel, avsiktlig mönstring av äggliknande förvrängningar till spinRAM-minneselement kan underlätta mer tillförlitlig omkoppling, " säger NIST-fysikern Tom Silva, en författare till den nya tidningen.

"Också, denna studie har gett påskharen en helt ny marknad för produktutveckling."