L'uso crescente di dispositivi elettronici da parte della società motiva la ricerca di nuove e migliori tecniche di archiviazione dei dati. I dispositivi di archiviazione magnetici, come le unità disco rigido, sono stati i pilastri per l'archiviazione dei dati negli ultimi decenni. Tuttavia, questi dispositivi, che utilizzano l'orientamento dei bit ferromagnetici per archiviare i dati, si stanno avvicinando rapidamente ai loro limiti fisici. La sostituzione dei ferromagneti con antiferromagnetici, il cugino magnetico dei ferromagneti, può affrontare questa limitazione, ma controllare l'orientamento magnetico dei bit antiferromagnetici è una sfida. Per il suo dottorato di ricerca ricerca, Casper Schippers ha studiato diversi aspetti di diversi materiali antiferromagnetici per accertarne l'idoneità per future applicazioni di archiviazione dati.

Nei dispositivi di memorizzazione magnetici, i dati vengono archiviati utilizzando l'orientamento dei momenti magnetici di un bit magnetico, che sono spesso costituiti da ferromagneti. Modificando l'orientamento dei momenti magnetici dall'alto verso il basso, è possibile memorizzare uno "0" o un "1". I ferromagneti, tuttavia, mostrano una magnetizzazione netta, il che significa che generano un campo magnetico vagante che può influenzare i bit adiacenti.

Per risolvere questo problema, si possono sostituire i ferromagneti con antiferromagneti. A differenza dei ferromagneti, gli antiferromagneti sono materiali che mostrano una magnetizzazione netta zero, nonostante abbiano una struttura magnetica a livello atomico come i ferromagneti. Ciò significa che hanno un orientamento magnetico in cui è possibile memorizzare i dati (proprio come in un ferromagnete), ma non generano campi magnetici vaganti e sono estremamente insensibili ai campi magnetici.

Per potenziali applicazioni di archiviazione dei dati, ciò significa che due bit antiferromagnetici adiacenti non hanno modo di influenzarsi a vicenda tramite campi vaganti, il che è il problema principale che limita la densità nell'archiviazione dei dati ferromagnetici.

Tuttavia, questa insensibilità e assenza di campi vaganti rende difficile anche la manipolazione e l'ispezione dell'ordine magnetico degli antiferromagneti. Tuttavia, nel 2018, i ricercatori hanno riferito per la prima volta che è possibile cambiare intenzionalmente la direzione dei bit antiferromagnetici utilizzando correnti elettriche. Questo è un passo importante verso l'utilizzo degli antiferromagneti nelle applicazioni di archiviazione dati.

Indipendenza dall'anisotropia

Avere i mezzi per controllare i bit antiferromagnetici è solo l'inizio, poiché i ricercatori devono anche saperne di più su come le diverse proprietà degli antiferromagneti influiscono sulla loro capacità di essere utilizzati per l'archiviazione dei dati.

Per il suo dottorato di ricerca ricerca, Casper Schippers ha studiato diversi aspetti degli antiferromagneti e come questi influiscono sul loro potenziale utilizzo nei dispositivi. In primo luogo, ha studiato l'anisotropia, o l'orientamento preferito dei momenti magnetici, nell'ossido di cobalto antiferromagnetico (CoO) (che è un materiale comunemente usato negli antiferromagneti) utilizzando campi magnetici elevati, dove ha osservato che l'anisotropia dipende dall'orientamento e forza del campo magnetico. Ciò è in contrasto con quanto ipotizzato finora dai ricercatori.

Manipolazione elettrica

Successivamente, Schippers ha esaminato la manipolazione elettrica dei materiali antiferromagnetici CoO e ossido di nichel (NiO). Gli esperimenti per esplorare la possibilità di manipolazione elettrica sono spesso afflitti da effetti parassiti non magnetici che non possono essere distinti dagli effetti magnetici effettivi che gli esperimenti cercano di dimostrare. Con questo in mente, Schippers e i suoi collaboratori hanno studiato due tecniche per districare gli effetti magnetici e non magnetici modificando la temperatura e applicando campi magnetici elevati.

Infine, Schippers ha anche studiato il trisolfuro di nichel fosforo di materiale antiferromagnetico, cosiddetto Van der Waals (NiPS₃ ). Ha mostrato che quando il materiale è interfacciato con un ferromagnete ordinario e una corrente è guidata attraverso il ferromagnete, può esercitare coppie inaspettatamente efficienti sulla magnetizzazione del ferromagnete.

Il lavoro descritto nella tesi di Schipper aumenta la nostra comprensione fondamentale degli antiferromagneti e si aggiunge agli strumenti disponibili per studiare e lavorare con gli antiferromagneti. La ricerca di Schipper apre la strada all'utilizzo attivo degli antiferromagneti nei dispositivi di archiviazione dati in futuro. + Esplora ulteriormente

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