Presso KAUST è stato sviluppato un metodo pratico per mappare il flusso di corrente in dispositivi con geometrie complesse che potrebbe essere utilizzato per ottimizzare la progettazione di circuiti.

Un tradizionale esperimento di fisica delle scuole superiori consiste nel posizionare della limatura di ferro su un pezzo di carta sopra un magnete permanente. Le piccole particelle metalliche si disporranno in una serie di linee che collegano le due estremità, o pali, del magnete. Ciò consente agli studenti di visualizzare le linee di campo altrimenti invisibili che mediano l'attrazione e la repulsione magnetiche.

Raggiungere questo stesso tipo di mappa per il flusso di una corrente elettrica è particolarmente importante nei piccoli componenti elettronici. Questi componenti possono avere disposizioni geometriche strane, conseguenza della necessità di imballare ogni elemento del dispositivo nel minor spazio possibile. Ciò significa che la corrente non scorre necessariamente in modo omogeneo.

Senfu Zhang e Xixiang Zhang, lavorare con i colleghi di KAUST, Cina e Stati Uniti, hanno ora ideato un metodo per visualizzare l'ampiezza e la direzione del flusso di corrente attraverso un film magnetico sottile.

Diversi metodi sperimentali sono stati precedentemente sviluppati per mappare la densità di corrente nei materiali elettronici. Ma questi lo fanno solo indirettamente, misurare i campi vaganti piuttosto che le correnti stesse. Per di più, possono essere molto costosi, oppure lavorare solo a temperature molto basse. Le simulazioni al computer offrono un'alternativa più economica; però, tendono a semplificare eccessivamente i dispositivi reali, ignorando disuniformità o crepe nel materiale.

Anziché, Il team di Zhang ha mappato direttamente la distribuzione di corrente elettrica non uniforme in platino stratificato, cobalto e tantalio sfruttando l'esistenza dei cosiddetti skyrmioni. Queste "bolle magnetiche" possono essere riprese con una tecnica nota come microscopia di Kerr magneto-ottica, che misura i cambiamenti nell'intensità e nella polarizzazione della luce riflessa da una superficie a seguito di disturbi magnetici.

Gli skyrmioni appaiono come bolle rotonde nelle immagini al microscopio. "Abbiamo scoperto che quando abbiamo fatto passare una corrente attraverso il materiale, solo l'estremità anteriore delle bolle si è spostata in avanti, formando stretto, domini a strisce parallele, " spiega Senfu Zhang. I ricercatori hanno dimostrato che era semplice estrarre il flusso di corrente dalla direzione di crescita di questi modelli.

"Questo approccio non è adatto per l'uso in un dispositivo reale perché richiede la deposizione di Pt/Co/Ta sul dispositivo, ma è utile in fase di progettazione, " dice Zhang. "Conoscere la direzione e l'intensità della corrente elettrica in ogni parte del dispositivo aiuta a migliorare il design e le prestazioni".