Hoewel de mogelijkheid om de magnetische eigenschappen van kleine elektronische systemen gemakkelijk te regelen zeer wenselijk is voor toekomstige kleine elektronica en gegevensopslag, een effectieve oplossing is uiterst ongrijpbaar gebleken.

Maar nu, meldt een groep onderzoekers van universiteiten in Chili en Brazilië deze week in de Tijdschrift voor Toegepaste Natuurkunde , een eenvoudige manier om het magnetisme onder controle te krijgen, dat begint met het beheersen van de vorm van de systemen.

Gebaseerd op het feit dat de kromming van nanomagneten chirale (asymmetrische) texturen binnen het magnetisatieveld induceert, de onderzoekers - van de Pontificia Universidad Católica de Chile en de Universidad de Chile in Chili, en het Braziliaanse Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia Baiano en Universidade Federal de Viçosa hebben een nieuwe methode ontwikkeld om stabiele vortices en antivortices te produceren via nanomagneten met variabele kromming.

Hun werk omvat het aantonen dat een magnetisatieconfiguratie bestaande uit twee structuren van tegengestelde kronkelende getallen - vortex en antivortex - zal verschijnen als remanente toestanden in holle torusvormige (denk aan donutvormige) nanomagneten. Deze topologische configuraties zijn het resultaat van chirale interactie veroorzaakt door kromming.

Zoals je misschien al geraden hebt, magnetisatie is het centrale concept van het werk van de groep.

"Als je naar een typische huismagneet kijkt, zie je duidelijk gedefinieerde noord- en zuidpolen, " zei Vagson Carvalho-Santos, een professor en onderzoeker aan het Instituto Federal de Educação, Ciência en Tecnologia Baiano. "Ons systeem, een magneet van zeer kleine afmetingen, kan worden gezien als een aggregaat van kleine magneten, maar met magnetische polen die van het ene punt naar het andere veranderen."

Deze reeks van noord-zuid oriëntaties, bekend als magnetisatie, kan interessante en mooie vormen weergeven. "Vortex-achtige structuren - wervelende texturen - verschijnen binnen de magnetisatie als gevolg van de kromming van het systeem, " zei Carvalho-Santos. "In onze simulaties, we hebben de vorming van dergelijke structuren waargenomen toen een magnetisch veld werd toegepast op een gebogen magnetisch nanodeeltje."

De ontdekking van de groep "wijst in de richting van stabiele texturen met vortex-achtige structuren, die worden gestabiliseerd door de vorm van het systeem, " zei Carvalho-Santos. "Dit is verrassend omdat, in het algemeen, het effect van de betrokken geometrie is alleen bestudeerd voor de dynamische eigenschappen van het magnetische systeem. Onze ontdekking van statische en stabiele configuraties zal waarschijnlijk gunstig zijn voor technologieën voor informatieopslag."

Wat dit soort toekomstige toepassingen betreft, "de stabilisatie van een vortex-antivortex-paar is nog een collectieve manier van magnetisatie die kan worden toegevoegd aan de 'dierentuin' van de deeltjesachtige configuraties die verschijnen in systemen van gecondenseerde materie, zoals transversale en vortex domeinwanden, skyrmionen (puntachtig gebied van omgekeerde magnetisatie binnen een uniforme magneet), geïsoleerde draaikolken, enzovoort., "Zei Carvalho-Santos. Dit betekent dat deze structuren kunnen worden beschouwd als een basis voor toekomstige gegevensopslag en RAM-apparaten met willekeurige toegang.

Achter dit, "Als zo'n vortex-antivortex-paar kan worden verplaatst door een magnetisch veld of een spin-gepolariseerde stroom aan te leggen, het kan worden overwogen voor het maken van apparaten op basis van het concept van 'race-track-geheugen, '" zei Carvalho-Santos. Vanwege de kleine omvang van de resulterende configuratie, dergelijke structuren kunnen het opslaan van informatie binnen een klein gebied van een opslagapparaat mogelijk maken.

"Onze belangrijkste interesse is nu om te leren hoe we controle over deze structuren kunnen krijgen en hoe we ze kunnen verplaatsen, wat van groot belang is voor het gebruik ervan in toekomstige technologische toepassingen, "Zei Carvalho-Santos. "Een mogelijkheid is om hun positie te controleren via elektrische stromen."