Utilizzando un nuovo tipo di fotocamera che realizza istantanee estremamente veloci con una risoluzione estremamente elevata, è ora possibile osservare il comportamento dei materiali magnetici su scala nanometrica. Questo comportamento è più caotico di quanto si pensasse in precedenza, come riportato in Materiali della natura il 17 marzo. Il comportamento osservato cambia la nostra comprensione dell'archiviazione dei dati, dice Theo Rasing, uno degli autori dell'articolo.
Sorprendentemente, sembrerebbe che il comportamento caotico del materiale magnetico sia altamente significativo per quanto riguarda il trasporto di informazioni magnetiche alla scala più piccola possibile. Questo è il risultato di una ricerca condotta dal gruppo di Theo Rasing alla Radboud University Nijmegen, con i colleghi di Stanford, Berlino e Tokyo. È stato utilizzato uno strumento di misurazione molto speciale, il Linac Coherent Light Source (LCLS), un esclusivo laser a raggi X presso lo SLAC National Accelerator Laboratory. Essenzialmente, questo laser a raggi X è come una macchina fotografica con un tempo di scatto estremamente breve di 100 femtosecondi (un decimo di trilionesimo di secondo) e una risoluzione spaziale estremamente elevata di pochi nanometri (un miliardesimo di metro). Le misurazioni mostrano che il materiale magnetico si comporta in modo completamente diverso alla nanoscala rispetto alla macroscala.
Trasporto di spin su nanoscala
Visto su scala atomica, tutti i magneti sono composti da tanti piccoli magneti, chiamati giri. La commutazione magnetica per l'archiviazione dei dati comporta l'inversione della direzione di magnetizzazione degli spin:un polo nord diventa un polo sud, e viceversa. Il materiale magnetico in questione conteneva due tipi di spin di due elementi diversi:ferro (Fe) e gadolinio (Gd). I ricercatori hanno osservato che, su scala nanometrica, gli spin erano distribuiti in modo non uniforme:c'erano aree con una quantità di Fe superiore alla media e aree con una quantità di Gd superiore alla media, quindi magneti caotici.
Sembra che la commutazione magnetica inizi con il trasporto ultraveloce (~10nm/300fs) di spin tra le aree Fe e le aree Gd, dopodiché le collisioni determinano l'inversione. Un tale trasferimento ultraveloce di informazioni di spin non è stato ancora osservato su una scala così piccola.
Futuro:più piccolo è più veloce
Questi risultati consentono di sviluppare in futuro nanomagneti ultraveloci in cui il trasferimento di spin è ulteriormente ottimizzato attraverso la nanostrutturazione. Ciò aprirà percorsi per l'archiviazione di dati magnetici ancora più piccoli e veloci.
