Att snabbt modifiera magnetiska egenskaper är nyckeln för magnetiska enheter med låg effekt. Det EU-finansierade MULTIREV-projektet har bidragit till en studie som utnyttjar magnetoelastisk koppling, för design av stamstyrda nanoanordningar.

Informationskommunikation och teknik (IKT) enheter är avsevärda beroende av att kunna utnyttja magnetiska egenskaper hos material, särskilt för att beräkna minne och bearbetning. Forskare, som bygger på det arbete som utförts under det EU-finansierade MULTIREV-projektet, publicerade nyligen en artikel i Natur där de beskriver hur de använde avancerad dynamisk bildbehandling för att visualisera deformation (ljud) vågor i kristaller, mäta effekten på nanomagnetiska element.

Deras resultat håller både utsikterna till kontrollerad lågeffektmagnetisering av små magnetiska element, fördel för IKT -applikationer. Dessutom, metoden är överförbar för undersökning av dynamiska stammar i en rad processer och produkter som nanopartiklar, kemiska reaktioner och kristallografi.

Kvantifiera den magnetoelastiska effekten

Med den ständigt ökande efterfrågan på bättre datalagring och behandling, loppet pågår för effektivare sätt att modifiera materialens magnetiska egenskaper, särskilt på nanoskala. Forskarna i denna studie studerade förändringen av magnetiska egenskaper som orsakas av elastisk deformation av ett magnetiskt material. Denna förändring kan induceras av magnetfält men det kräver laddningsströmmar med hög effekt.

Teamet undersökte därför specifikt hur dynamisk belastning (eller deformation) åtföljer en ytakustisk våg (SAW) och på så sätt framkalla förändringar i magnetisering, i nanoskala. De kunde genomföra den kvantitativa studien efter utvecklingen av en experimentell teknik baserad på stroboskopisk röntgenmikroskopi. Avgörande, studien gjordes vid tidsskalan för picosekunder, till skillnad från genomgående studier som huvudsakligen hade genomförts vid betydligt långsammare tidsskalor (sekunder till millisekunder).

Teamet kunde visa att SAWs kunde kontrollera omkopplingen av magnetisering i nanoskala magnetiska element ovanpå en kristall. Resultaten indikerade att SAW:erna påverkade en förändring i egenskapen för de magnetiska rutorna, orsakar de magnetiska domänerna att växa eller krympa beroende på SAW -fasen.

Intressant, genom att samtidigt avbilda utvecklingen av både stam- och magnetiseringsdynamiken för nanostrukturer, laget upptäckte att magnetiseringslägen har ett fördröjt svar på belastningslägena, och att detta var justerbart efter hur den magnetiska domänen konfigurerades.

Energieffektiva magnetiska sensorer

MULTIREV-projektet var faktiskt inrättat för att utveckla en billigare och förenklad multivarvssensor än de som för närvarande finns. Dessa sensorer upptäcker flera rotationer av komponenter i industrier som bil och automation. Dock, den nuvarande generationen tenderar att ha komplex arkitektur, med begränsad tillämpbarhet och kostar mycket.

Nyckeln till projektgruppens plan för att utveckla ett proof of concept var att ersätta icke-magnetiska sensorer med en icke-flyktig magnetisk enhet, vilket skulle vara energi självförsörjande. Detta öppnar i sin tur möjligheten till en steg-förändring i antalet varv som är möjliga att känna, till och med upp till tusentals revolutioner.