Un team di scienziati della Immanuel Kant Baltic Federal University, insieme ai loro colleghi dalla Russia, Giappone, e Australia, hanno studiato l'influenza dei campi magnetici disomogenei applicati durante il processo di fabbricazione di strutture a film sottile realizzate con leghe di nichel-ferro e iridio-manganese. Questi sistemi possono essere utilizzati in vari tipi di sensori di campo magnetico. I risultati sono pubblicati nel Journal of Magnetism and Magnetic Materials .

I materiali magnetici sono suddivisi in diversi tipi a seconda della loro reazione su un campo magnetico esterno. Per esempio, i materiali diamagnetici vengono magnetizzati nella direzione opposta al campo esterno, mentre quelli paramagnetici acquisiscono il momento magnetico con la stessa direzione di quello del campo. Altre due classi di materiali magnetici, ferromagnetico e antiferromagnetico, sono diverse, perché sono in grado di preservare le proprietà magnetiche anche in assenza di un campo esterno. I materiali ferromagnetici possiedono un momento magnetico residuo e possono essere utilizzati come magneti permanenti, mentre il momento magnetico dei materiali antiferromagnetici è uguale a zero in assenza di campo magnetico dovuto a momenti magnetici di sottoreticoli che hanno versi opposti e si annullano a vicenda.

Un fenomeno tipico per i materiali ferromagnetici è un'isteresi magnetica, cioè un cambiamento nell'intensità del campo magnetico intrinseco di un ferromagnete all'aumentare o diminuire dell'intensità di un campo magnetico esterno. Un ciclo di isteresi di un materiale ferromagnetico è solitamente simmetrico rispetto al punto di origine. Però, per materiali costituiti da due strati sottili (uno anti- e uno ferromagnetico) il ciclo di isteresi può essere spostato sul punto di origine. Questo fenomeno è chiamato bias di scambio, ed è causato dall'accoppiamento di scambio tra un materiale ferromagnetico con uno antiferromagnetico.

I fisici dell'IKBFU hanno studiato come il campo magnetico disomogeneo, applicato durante la fabbricazione di film sottili a base di nichel-ferro (NiFe) e iridio-manganese (IrMn), influenzare le sue proprietà.. I campioni di film sottili sono stati realizzati con il metodo magnetron sputtering. In questa tecnologia, un bersaglio (un pezzo di metallo che dovrebbe essere spruzzato) viene bombardato da atomi inerti (ad esempio atomi di un gas nobile).

"Abbiamo dimostrato che la presenza di un campo magnetico disomogeneo durante il processo di fabbricazione di strutture accoppiate a scambio di film sottili modifica il loro meccanismo di inversione della magnetizzazione. Se in questo processo vengono utilizzati campi magnetici omogenei, porta al classico spostamento del ciclo di isteresi. I cambiamenti nell'omogeneità del campo magnetico influenzano sia il valore del loop shift che la forma del loop nella struttura del film NiFe/IrMn. Abbiamo dimostrato che è possibile ottenere un ciclo di isteresi graduale per il campione che è stato creato nell'area con il gradiente più alto del campo magnetico. Le regolarità che abbiamo scoperto contribuiranno ad aumentare la sensibilità dei rilevatori di campi magnetici, "dice Valeria Rodionova, coautore dell'opera, candidato di Scienze Fisico-Matematiche, e il Capo del Laboratorio di Nuovi Materiali Magnetici dell'IKBFU.