Tillverkningsprocess för de nya 3D-nanomagneterna:Med hjälp av en gasinjektor och ett elektronmikroskop skrivs en ställning 3D ut på ett kiselsubstrat (steg 1 och 2). Magnetiskt material avsätts över hela ensemblen (grön, steg 3). Magnetisk information läses sedan från substratet och nanostrukturen oberoende med hjälp av en laser (röd, steg 4). Kredit:Dédalo Sanz-Hernández
Sedan slutet av 1960-talet, elektroniska enheter har lagrat och överfört information (bitar) i tvådimensionella kretsar. Nu, Forskare vid University of Cambridge har skapat en magnetisk krets i nanoskala som kan flytta information genom tredimensionell rymd. Detta genombrott kan leda till en viktig ökning av lagrings- och bearbetningskapaciteten hos elektroniska enheter jämfört med de som används idag.
Med nuvarande teknologier som når gränserna för vad fysiken tillåter, forskare börjar utforska den tredje dimensionen i sökandet efter en väg för att förbättra elektroniska enheter.
I en nyligen publicerad studie publicerad i tidskriften ACS Nano , forskare vid University of Cambridge (UK) och TU Eindhoven (Nederländerna), visa att kombinationen av de mest avancerade teknikerna inom 3-D nano-utskrift med traditionella metoder möjliggör funktionella kretsar som kan bearbeta information.
"Vi demonstrerar ett nytt sätt att tillverka och använda en magnetisk enhet som, i nanometrisk skala, kan kontrollerat flytta information längs de tre dimensionerna av rymden, " framhäver Amalio Fernández-Pacheco, huvudutredare för projektet vid Cavendish Laboratory i Cambridge. För att skapa dessa nanomagneter i 3-D används ett elektronmikroskop tillsammans med en gasinjektor för att 3-D-printa en upphängd ställning på ett traditionellt 2-D silikonsubstrat. Efter 3D nano-utskrift, magnetiskt material deponeras över hela ensemblen för att möjliggöra informationstransport.
Amalio Fernández-Pacheco, huvudutredare för projektet (till vänster) och Dédalo Sanz-Hernández, ledande författare av verket (höger) poserar med det optiska systemet som används vid University of Cambridge för att läsa information från 3-D magnetiska nanostrukturer. Kredit:Dédalo Sanz-Hernández
Genom att kombinera ett exakt tillverkningsprotokoll med ett skräddarsytt lasersystem, författarna har upptäckt strukturer som är nästan helt upphängda och har bredder på endast 300 nanometer.
"I det här arbetet, vi visar inte bara ett stort steg i nanotillverkningskapacitet, men också, vi har utvecklat ett system som låter oss titta på dessa små enheter på ett relativt enkelt sätt, säger Dédalo Sanz-Hernández, ledare för detta arbete.
"Informationen i enheten kan läsas med en enda laser i mörkfältskonfiguration (en teknik utformad för att isolera små föremål från ljusa bakgrunder), " han förklarar.
Detta genombrott är en del av det bredare fältet spintronics. Spintronics-teknologier utnyttjar inte bara de elektriska laddningselektronerna för att lagra och bearbeta information, men också deras snurr, möjliggör utveckling av elektroniska kretsar som drar nytta av större energieffektivitet än nuvarande teknik.
"Projekt som detta öppnar vägen för utvecklingen av en helt ny generation av magnetiska enheter som kan lagra rörelse- och processinformation på ett mycket effektivt sätt genom att utnyttja rymdens tre dimensioner, säger Fernández-Pacheco.
