I ricercatori della Johannes Gutenberg University Mainz (JGU) hanno ottenuto un importante passo avanti nello sviluppo di metodi di elaborazione delle informazioni nei nanomagneti. Usando un nuovo trucco, sono stati in grado di indurre il movimento sincrono delle pareti del dominio in un nanofilo ferromagnetico. Ciò ha comportato l'applicazione di un campo magnetico pulsato perpendicolare al piano delle pareti del dominio.

"Questa è una soluzione radicalmente nuova, " ha spiegato il professor Mathias Kläui dell'Istituto di Fisica dell'Università Johannes Gutenberg di Mainz. "Ci consente di spostare le pareti del dominio in modo sincrono su una distanza relativamente ampia senza che ritornino nella loro posizione originale". Ciò è essenziale per l'archiviazione permanente dei dati, perché i dati andrebbero altrimenti persi se le pareti del dominio non fossero spostate collettivamente in modo controllato. La ricerca è stata condotta in collaborazione con i gruppi di lavoro del professor Stefan Eisebitt alla TU Berlin e della professoressa Gisela Schütz del Max Planck Institute for Intelligent Systems di Stoccarda. I risultati sono stati pubblicati sulla rivista Comunicazioni sulla natura alla fine di marzo.

I nanofili magnetici hanno piccole regioni di magnetizzazione uniforme chiamate domini, che possono essere utilizzati come unità di memoria (bit). Il sito in cui i domini di diverso allineamento si incontrano è chiamato muro di dominio. Le informazioni possono essere memorizzate nel dominio, e letti ed elaborati mediante il movimento delle pareti del dominio. Il metodo ha il grande vantaggio che le informazioni – come nel caso della memorizzazione magnetica dei dati in generale – non possono essere facilmente perse. Ciò contrasta con i sistemi di storage basati su semiconduttori, come la RAM nei PC, che perdono tutte le informazioni memorizzate senza alimentazione. Inoltre, non sono necessarie parti mobili fragili come la testina di lettura/scrittura di un disco rigido.

Non è stato precedentemente dimostrato possibile indurre il movimento controllato e sincronizzato richiesto di più pareti di domini utilizzando campi magnetici. L'approccio più ovvio sarebbe quello di applicare un campo magnetico nella direzione in cui scorre la magnetizzazione nei minuscoli nanofili. Però, questo si è dimostrato inefficace, in quanto vi è una perdita di dati. Mathias Kläui e il suo gruppo hanno intrapreso una strada radicalmente nuova. Hanno deciso di applicare un campo magnetico pulsato perpendicolarmente alle pareti del dominio magnetizzato nel piano. Come i ricercatori di Mainz hanno scoperto nel loro sistema modello, è possibile personalizzare gli impulsi di campo asimmetrici che forniscono le forze orientate in avanti e all'indietro che agiscono sulle pareti del dominio. I dati possono quindi essere spostati all'interno del supporto di memorizzazione in modo controllato.

I fisici partecipanti all'Università di Mainz hanno prima provato il loro concetto nel contesto delle simulazioni micromagnetiche e poi lo hanno testato sperimentalmente. Per questo scopo, hanno registrato immagini della disposizione magnetica nei minuscoli nanofili con l'aiuto dell'anello di accumulo di elettroni BESSY II del Centro Helmholtz di Berlino per i materiali e l'energia (HZB). Come previsto dalla simulazione, hanno osservato lo spostamento delle pareti del dominio in una direzione coerente con il modello. Gli scienziati hanno anche calcolato l'energia che sarebbe necessaria per il movimento della parete del dominio osservato sperimentalmente e sono giunti alla conclusione che il consumo energetico del sistema proposto sarebbe abbastanza conveniente rispetto ai migliori componenti attualmente disponibili.

"I risultati sono molto promettenti. Partiamo dal presupposto che il necessario cambio di paradigma sarà facilitato da questo nuovo approccio e si dimostrerà possibile sviluppare un metodo di movimento sincrono efficiente e controllato delle pareti del dominio nei nanofili, " ha affermato Kläui. Ciò aprirebbe la strada allo sviluppo di componenti spintronici non volatili della prossima generazione, che potrebbe essere utilizzato in un'ampia gamma di applicazioni per l'archiviazione dei dati, nonché moduli logici e sensori.