Le prestazioni dei dispositivi di memorizzazione e memoria magnetici dipendono dalla dinamica di magnetizzazione degli elementi magnetici su scala nanometrica chiamati nanomagneti. I ricercatori della UC Santa Cruz hanno sviluppato una nuova tecnica ottica che consente un'analisi efficiente di singoli nanomagneti di soli 75 nanometri di diametro, consentendo loro di estrarre informazioni critiche per ottimizzare le prestazioni del dispositivo.

"È un metodo molto più efficiente per ottenere parametri critici del dispositivo per la memoria magnetica e altre applicazioni, " disse l'ingegnere elettrico Holger Schmidt, il Professore Kapany di Optoelettronica all'UC Santa Cruz.

Schmidt e il primo autore Wei-Gang Yang, un ricercatore post-dottorato nel suo laboratorio, hanno riportato i loro risultati in un articolo pubblicato in Lettere di fisica applicata come l'articolo di copertina del numero del 26 maggio.

La tecnica ottica tradizionale che il laboratorio di Schmidt ha impiegato per studiare questi materiali utilizza un breve impulso laser per far uscire il nanomagnete dal suo stato di equilibrio, che consente ai ricercatori di estrarre informazioni sulle proprietà del magnete mentre ritorna al suo stato normale. Con nanomagneti più piccoli, però, questo approccio diventa molto inefficiente in quanto il segnale ottico è ridotto e più difficile da captare.

Nel nuovo approccio, invece di eccitare direttamente il nanomagnete, l'impulso laser brilla su una serie di minuscole barre che formano un reticolo, facendole vibrare e generando onde nel materiale chiamate onde acustiche di superficie. Progettando grigliati con barre curve, Yang e Schmidt sono stati in grado di focalizzare l'energia vibrazionale delle onde per convergere sulla posizione del nanomagnete. Le onde acustiche di superficie guidano le oscillazioni magnetiche nel nanomagnete alla stessa frequenza delle onde.

"Con la stessa potenza laser, ora possiamo ottenere dieci volte più segnale, permettendoci di vedere nanomagneti molto più piccoli, "Schmidt ha detto. "Siamo stati in grado di scendere a 75 nanometri, che è molto più rilevante per la scala dei nanomagneti che vengono utilizzati nei dispositivi".

I ricercatori hanno anche sviluppato un design a reticolo che genera onde in quattro direzioni diverse e a frequenze diverse da un singolo impulso ottico, consentendo loro di eccitare le dinamiche di magnetizzazione di quattro singoli nanomagneti a frequenze diverse, da 7 a 10 gigahertz. Gli oscillatori nanomagnetici sono componenti importanti in molte tecnologie "spintronice" emergenti.

"Questo è un modo interessante per far funzionare queste oscillazioni a microonde, ed è qualcosa che vorremmo perseguire ulteriormente, " ha detto Schmidt.