Gli atomi nei materiali magnetici sono organizzati in regioni chiamate domini magnetici. All'interno di ogni dominio, gli elettroni hanno lo stesso orientamento magnetico. Ciò significa che i loro giri puntano nella stessa direzione. "Muri" separano i domini magnetici. Un tipo di muro ha rotazioni di rotazione che sono mancine o destre, note come dotate di chiralità. Quando sottoposte a un campo magnetico, le pareti dei domini chirali si avvicinano l'una all'altra, restringendo i domini magnetici.

I ricercatori hanno sviluppato un materiale magnetico il cui spessore determina se le pareti del dominio chirale hanno la stessa manualità o alternata. In quest'ultimo caso, l'applicazione di un campo magnetico porta all'annichilazione delle pareti dei domini in collisione. I ricercatori hanno combinato la diffusione dei neutroni e la microscopia elettronica per caratterizzare queste caratteristiche microscopiche interne, portando a una migliore comprensione del comportamento magnetico.

Un campo emergente della tecnologia chiamato spintronica prevede l'elaborazione e la memorizzazione di informazioni sfruttando lo spin di un elettrone invece della sua carica. La capacità di controllare questa proprietà fondamentale potrebbe aprire nuove possibilità per lo sviluppo di dispositivi elettronici. Rispetto alla tecnologia attuale, questi dispositivi potrebbero memorizzare più informazioni in meno spazio e funzionare a velocità più elevate con un consumo energetico inferiore.

Pubblicato in Nano Lettere , questo studio dimostra un modo per modificare la direzione di rotazione e l'occorrenza di coppie di pareti di dominio. Ciò suggerisce un potenziale percorso per il controllo delle proprietà e del movimento dei muri di dominio. I risultati potrebbero avere implicazioni per le tecnologie basate sulla spintronica.

La capacità di manipolare il movimento della parete del dominio è rimasta una sfida perché in genere i domini magnetici possono cambiare orientamento in modo casuale. Inoltre, i confini del dominio si spostano in modo imprevedibile quando le dimensioni del dominio vengono ridotte per adattarsi a una maggiore densità di archiviazione delle informazioni. Tuttavia, una classe di materiali chiamati magneti chirali ha mostrato il potenziale per mitigare il comportamento della parete del dominio casuale. Questo perché i magneti chirali esibiscono strutture di spin complesse, che aiutano a ridurre l'inversione casuale dei domini.

I ricercatori dell'Indiana University-Purdue University di Indianapolis, dell'Oak Ridge National Laboratory, della Louisiana State University, della Norfolk State University, del Peter Grünberg Institute e dell'Università della Louisiana a Lafayette hanno sviluppato un materiale magnetico chirale inserendo atomi di manganese tra strati esagonali di composti di disolfuro di niobio . Eseguendo esperimenti sui neutroni presso l'High Flux Isotope Reactor (HFIR), il team è stato in grado di analizzare la nanostruttura magnetica del materiale quando sottoposto a diverse temperature e campi magnetici.

Queste misurazioni sono state combinate con la caratterizzazione tramite microscopia elettronica a trasmissione Lorentz, consentendo una comprensione più completa del comportamento magnetico. I dati del team suggeriscono che la modifica dello spessore del magnete chirale può causare la rotazione di alcune coppie di pareti di dominio in direzioni opposte, note come aventi chiralità opposta. Inoltre, i ricercatori hanno scoperto che le pareti del dominio con chiralità opposta si spostano l'una verso l'altra e si annichilano se esposte a un campo magnetico esterno. I risultati potrebbero informare la ricerca futura sul controllo delle proprietà magnetiche per le applicazioni tecnologiche. + Esplora ulteriormente

La velocità dei muri di domini magnetici risulta essere fondamentalmente limitata