Modificare rapidamente le proprietà magnetiche è fondamentale per i dispositivi magnetici a bassa potenza. Il progetto MULTIREV, finanziato dall'UE, ha contribuito a uno studio che sfrutta l'accoppiamento magnetoelastico, per la progettazione di nanodispositivi a controllo di deformazione.

I dispositivi di comunicazione e tecnologia dell'informazione (TIC) si basano in modo significativo sulla capacità di sfruttare le proprietà magnetiche dei materiali, soprattutto per il calcolo della memoria e dell'elaborazione. Ricercatori, attingendo al lavoro svolto nell'ambito del progetto MULTIREV finanziato dall'UE, ha recentemente pubblicato un articolo in Natura in cui descrivono come hanno usato l'imaging dinamico all'avanguardia per visualizzare le onde di deformazione (suono) nei cristalli, misurare l'effetto sugli elementi nanomagnetici.

Le loro scoperte prospettano sia la prospettiva di una magnetizzazione controllata a bassa potenza di piccoli elementi magnetici, sia di beneficio per le applicazioni ICT. Inoltre, la metodologia è trasferibile per lo studio di ceppi dinamici in una gamma di processi e prodotti come le nanoparticelle, reazioni chimiche e cristallografia.

Quantificare l'effetto magnetoelastico

Con la crescente richiesta di una migliore memorizzazione ed elaborazione dei dati, è aperta la corsa a mezzi più efficienti per modificare le proprietà magnetiche dei materiali, soprattutto su scala nanometrica. I ricercatori di questo studio stavano studiando il cambiamento delle proprietà magnetiche causato dalla deformazione elastica di un materiale magnetico. Questo cambiamento può essere indotto da campi magnetici, ma ciò richiede correnti di carica ad alta potenza.

Il team stava quindi studiando in modo specifico come la deformazione dinamica (o deformazione) accompagna un'onda acustica di superficie (SAW) e quindi induce cambiamenti alla magnetizzazione, su scala nanometrica. Sono stati in grado di condurre lo studio quantitativo dopo lo sviluppo di una tecnica sperimentale basata sulla microscopia a raggi X stroboscopica. In modo cruciale, lo studio è stato intrapreso alla scala temporale del picosecondo, a differenza degli studi precedenti che erano stati principalmente condotti su scale temporali significativamente più lente (da secondi a millisecondi).

Il team è stato in grado di dimostrare che le SAW possono controllare la commutazione della magnetizzazione in elementi magnetici su nanoscala sopra un cristallo. I risultati hanno indicato che i SAW hanno influenzato un cambiamento nella proprietà dei quadrati magnetici, causando la crescita o il restringimento dei domini magnetici a seconda della fase SAW.

interessante, immaginando simultaneamente lo sviluppo della dinamica di deformazione e magnetizzazione delle nanostrutture, il team ha scoperto che le modalità di magnetizzazione hanno una risposta ritardata alle modalità di deformazione, e che questo era regolabile in base a come era configurato il dominio magnetico.

Sensori magnetici ad alta efficienza energetica

Il progetto MULTIREV è stato infatti istituito per sviluppare un sensore multigiro meno costoso e semplificato rispetto a quelli attualmente disponibili. Questi sensori rilevano rotazioni multiple di componenti in settori come quello automobilistico e dell'automazione. Però, la generazione attuale tende ad avere un'architettura complessa, con applicabilità limitata e ha un costo elevato.

La chiave del piano del team di progetto per lo sviluppo di una prova di concetto era la sostituzione dei sensori non magnetici con un dispositivo magnetico non volatile, che sarebbe energeticamente autosufficiente. Questo a sua volta apre la possibilità di un cambiamento di passo nel numero di giri che è possibile rilevare, anche fino alle migliaia di rivoluzioni.