Ett team av internationella forskare ledda av forskare från CUNY Advanced Science Research Center (ASRC) och Politecnico i Milano i Italien har visat ett nytt tillvägagångssätt för att designa helt omkonfigurerbara magnetiska nanomönster vars egenskaper och funktionalitet kan programmeras och omprogrammeras på begäran.
Metoden – publicerad i Naturens nanoteknik och ledd av Elisa Riedo, Professor i fysik med ASRC:s Nanoscience Initiative, och Riccardo Bertacco, en professor vid Politenico i Milano-är baserad på litografi med termisk skanningssond och använder en het nanotip för att utföra en mycket lokaliserad fältuppvärmning och kylning i antiferromagnetiska och ferromagnetiska tunna filmer. Den heta spetsen används sedan för att rikta in snurrarna i materialet i valfri riktning med upplösning i nanoskala.
"Den föreslagna tekniken är okomplicerad och kombinerar den fulla reversibiliteten och stabiliteten av utbytesbias, eftersom samma mönster kan skrivas och återställas många gånger, med upplösningen och mångsidigheten hos skanningsproblitografi, sade Riedo. I synnerhet, detta arbete visar hur termisk skanning sond litografi tar fart som en viktig nanofabrication metod för nästa generation av nanodevices, från biomedicinsk avkänning till sprintronik."
Detta tillvägagångssätt ger forskare möjlighet att kontrollera magnetism på nanoskala som aldrig förr. Författarna använde denna metod för att tillverka kanaler där spinnvågor kan sprida sig. Spinnvågor är en fortplantande omordning av magnetiseringen i ett material. En ny generation av beräknings- och avkänningsanordningar kan tillverkas baserat på fortplantningen av spinnvågor istället för den mer konventionella elektriska strömmen.
Bertacco noterade att dessa fynd möjliggör utveckling av nya metamaterial med finstämda magnetiska egenskaper, samt en omkonfigurerbar datorenhetsarkitektur.
"Lika lovande är skapandet av strukturer med hög respons på externa magnetfält, eftersom de kan användas som sensorer i nya arkitekturer av spintronic -enheter, ", sa han. "Den potentiella målmarknaden för dessa enheter är extremt stor – särskilt med tillkomsten av tiden för 'sakernas internet' – där varje objekt har ett växande behov av integrerade sensorer och beräkningskapacitet."
Edoardo Albisetti, postdoktoral forskningsassistent vid Politecnico i Milano och tidningens första författare, sade den nya magnetiska nanostrukturmönstringsmetoden ger forskarna en ökad kontroll.
"Än så länge, mönstringen av magnetiska nanostrukturer har huvudsakligen uppnåtts genom irreversibla strukturella eller kemiska modifieringar, "Sa Albisetti." Tvärtom, genom att använda denna nya termisk assisterade magnetiska scanning sond litografi (tam-SPL) metod, de magnetiska nanomönstren är helt omkonfigurerbara och erhålls utan att modifiera filmens kemi och topografi."
Möjligheten att rita nya metamagnetiska material öppnar vägen för utveckling av innovativa enheter för informationsbehandling baserad på logiska celler samt förökning och manipulation av spinnvågor i magnonstrukturer.
