Genom att använda en ny typ av kamera som gör extremt snabba ögonblicksbilder med extremt hög upplösning, det är nu möjligt att observera beteendet hos magnetiska material på nanoskala. Detta beteende är mer kaotiskt än man tidigare trott, som rapporterats i Naturmaterial den 17 mars. Det observerade beteendet förändrar vår förståelse av datalagring, säger Theo Rasing, en av artikelförfattarna.
Förvånande, det verkar som om det magnetiska materialets kaotiska beteende är mycket betydelsefullt när det gäller transporten av magnetisk information i minsta möjliga skala. Detta är resultatet av forskning utförd av Theo Rasings grupp vid Radboud University Nijmegen, med kollegor från Stanford, Berlin och Tokyo. Man använde ett mycket speciellt mätinstrument-Linac Coherent Light Source (LCLS)-en unik röntgenlaser vid SLAC National Accelerator Laboratory. Väsentligen, denna röntgenlaser är som en kamera med både en extremt kort slutartid på 100 femtosekunder (en tiondels biljondels sekund) och en extremt hög rumslig upplösning på några nanometer (en miljarddels meter). Mätningarna visar att det magnetiska materialet beter sig helt annorlunda på nanoskalan än på makroskalan.
Spinntransport i nanoskala
Sett i atomär skala, alla magneter består av massor av små magneter, kallas snurr. Magnetisk omkoppling för datalagring innebär att vända magnetiseringsriktningen för spinnen:en nordpol blir en sydpol, och vice versa. Det magnetiska materialet i fråga innehöll två spinntyper från två olika grundämnen:järn (Fe) och gadolinium (Gd). Forskarna observerade att, på nanoskala, snurrarna var ojämnt fördelade:det fanns områden med en högre mängd än genomsnittet Fe och områden med en högre än genomsnittlig mängd Gd - därav kaotiska magneter.
Det verkar som om magnetisk omkoppling börjar med den ultrasnabba transporten (~ 10nm/300fs) av snurrningar mellan Fe -områdena och Gd -områdena, varefter kollisioner resulterar i vändningen. En sådan supersnabb överföring av spinninformation har ännu inte observerats i så liten skala.
Framtid:mindre är snabbare
Dessa resultat gör det möjligt att i framtiden utveckla ultrasnabba nanomagneter där spinnöverföringen optimeras ytterligare genom nanostrukturering. Detta kommer att öppna vägar för ännu mindre och snabbare magnetisk datalagring.
