Un team di scienziati internazionali guidato da ricercatori del CUNY Advanced Science Research Center (ASRC) e del Politecnico di Milano in Italia ha dimostrato un nuovo approccio per la progettazione di nanopattern magnetici completamente riconfigurabili le cui proprietà e funzionalità possono essere programmate e riprogrammate su richiesta.
Il metodo—pubblicato in Nanotecnologia della natura e condotto da Elisa Riedo, Professore di Fisica con la Nanoscience Initiative dell'ASRC, e Riccardo Bertacco, professore al Politecnico di Milano, si basa sulla litografia a scansione termica a sonda e utilizza una nano-punta calda per eseguire un riscaldamento e raffreddamento di un campo altamente localizzato in film sottili antiferromagnetici e ferromagnetici. La punta calda viene quindi utilizzata per allineare gli spin nel materiale in qualsiasi direzione desiderata con risoluzione su scala nanometrica.
"La tecnica proposta è semplice e combina la piena reversibilità e stabilità del bias di scambio, poiché lo stesso modello può essere scritto e ripristinato molte volte, con la risoluzione e la versatilità della litografia a scansione di sonda, " disse Riedo. "In particolare, questo lavoro dimostra come la litografia con sonda a scansione termica stia guadagnando slancio come metodo chiave di nanofabbricazione per la prossima generazione di nanodispositivi, dal rilevamento biomedico alla sprintonica".
Questo approccio offre ai ricercatori l'opportunità di controllare il magnetismo su scala nanometrica come mai prima d'ora. Gli autori hanno utilizzato questo metodo per fabbricare canali in cui le onde di spin possono propagarsi. Le onde di spin sono un riordino propagante della magnetizzazione in un materiale. Una nuova generazione di dispositivi di calcolo e rilevamento può essere fabbricata sulla base della propagazione delle onde di spin invece della corrente elettrica più convenzionale.
Bertacco ha notato che questi risultati consentiranno lo sviluppo di nuovi metamateriali con proprietà magnetiche finemente sintonizzate, nonché architetture di dispositivi informatici riconfigurabili.
"Ugualmente promettente è la realizzazione di strutture con elevata risposta ai campi magnetici esterni, in quanto possono essere utilizzati come sensori in nuove architetture di dispositivi spintronici, " ha detto. "Il potenziale mercato di riferimento per questi dispositivi è estremamente ampio, specialmente con l'avvento dell'era dell''Internet delle cose', in cui ogni oggetto ha un bisogno crescente di sensori integrati e capacità di calcolo".
Edoardo Albisetti, assegnista di ricerca post-dottorato presso il Politecnico di Milano e primo autore del paper, ha affermato che il nuovo metodo di modellazione della nanostruttura magnetica offre ai ricercatori una maggiore quantità di controllo.
"Finora, la modellazione delle nanostrutture magnetiche è stata ottenuta principalmente attraverso modifiche strutturali o chimiche irreversibili, — disse Albisetti. — Al contrario, utilizzando questo nuovo metodo di litografia con sonda a scansione magnetica assistita termica (tam-SPL), i nanopattern magnetici sono completamente riconfigurabili e ottenuti senza modificare la chimica e la topografia del film."
La capacità di disegnare nuovi materiali metamagnetici apre la strada allo sviluppo di dispositivi innovativi per l'elaborazione dell'informazione basati su celle logiche nonché sulla propagazione e manipolazione delle onde di spin in strutture magnoniche.
