I fisici hanno ottenuto un processo di commutazione della magnetizzazione robusto e affidabile mediante spostamento della parete del dominio senza campi applicati. L'effetto si osserva in minuscoli anelli di permalloy asimmetrici e potrebbe aprire la strada a nuovi dispositivi di memoria estremamente efficienti. I risultati sono stati pubblicati in Revisione fisica applicata , evidenziato come suggerimento della redazione.

Per costruire memorie magnetiche, sono necessari elementi con due stati di magnetizzazione stabili. Candidati promettenti per tali elementi magnetici sono piccoli anelli, tipicamente dell'ordine di pochi micrometri, con magnetizzazione in senso orario o antiorario come i due stati. Sfortunatamente, la commutazione tra questi due stati richiede direttamente un campo magnetico circolare che non è facile da ottenere.

Commutazione in nanoanelli asimmetrici

Ma questo problema può essere risolto, come dimostrato da un team di scienziati di diverse istituzioni in Germania, tra cui Helmholtz-Zentrum Berlin:Se il buco nell'anello è leggermente spostato, rendendo così l'anello più sottile da un lato, un semplice, un impulso di campo magnetico uniassiale della durata di alcuni nanosecondi può commutare tra i due possibili "stati di vortice" utilizzati per la memorizzazione dei dati (orario e antiorario).

È sufficiente un breve impulso di campo magnetico

Gli scienziati hanno registrato l'evoluzione temporale della dinamica di magnetizzazione del dispositivo presso la Maxymus-Beamline a BESSY II utilizzando la microscopia a raggi X risolta nel tempo durante e dopo l'applicazione del breve impulso di campo magnetico. Hanno osservato come l'impulso del campo magnetico conduce in un primo momento a uno "stato di cipolla" intermedio nell'anello. Questo stato è caratterizzato da due pareti di dominio, dove diverse zone di magnetizzazione si incontrano. Dopo che l'impulso di campo esterno è svanito, questi muri di dominio si muovono l'uno verso l'altro e si annientano, che si traduce in una magnetizzazione opposta stabile dello "stato di vortice" dell'anello.

Processo molto veloce per la spintronica

"Le nostre misurazioni mostrano l'automazione della parete del dominio con una velocità media di circa 60 m/s. Questo è molto veloce per i dispositivi spintronici a campo applicato zero", Dott. Mohamad-Assaad Mawass, autore principale della pubblicazione in Revisione fisica applicata , sottolinea. Mawass ha già lavorato a questi esperimenti per il suo dottorato di ricerca presso l'Università Johannes Gutenberg di Mainz (gruppo del Prof. Kläui) in un progetto congiunto con l'Istituto Max Planck per i sistemi intelligenti a Stoccarda (Dipartimento Schütz). Ha poi continuato la sua ricerca come ricercatore postdoc presso X-PEEM beamline presso HZB.

Dettagli del movimento della parete del dominio osservato

Un'altra osservazione riguarda l'effetto della natura topologica dettagliata delle pareti nel processo di annientamento. Secondo i risultati, questo effetto influenza la dinamica solo a scala locale dove i muri sperimentano un'interazione attrattiva o repulsiva una volta che si avvicinano molto l'uno all'altro senza inibire l'annientamento dei muri attraverso l'automozione. "L'inerzia della parete del dominio e l'energia immagazzinata, nel sistema, consente alle pareti di superare sia il pinning estrinseco locale che la repulsione topologica tra DW che trasportano lo stesso numero di avvolgimenti" ha affermato Mawass. "Riteniamo di aver identificato un processo di commutazione robusto e affidabile mediante l'automazione della parete del dominio negli anelli ferromagnetici", Stati di Mawass. "Questo potrebbe aprire la strada a un'ulteriore ottimizzazione di questi dispositivi".