Met behulp van geavanceerde dynamische beeldvorming, onderzoekers hebben deformatie (geluids)golven in kristallen kunnen visualiseren en het effect op nanomagnetische elementen kunnen meten. Dit biedt nieuwe magnetisatiemanipulatie met laag vermogen voor geheugen- of logische toepassingen en de methodologie biedt een nieuwe benadering voor het analyseren van dynamische spanningen in andere onderzoeksgebieden:nanodeeltjes, chemische reacties, kristallografie, enzovoort.

Het beheersen van de magnetische eigenschappen van materialen is van fundamenteel belang voor het ontwikkelen van geheugen, computer- en communicatieapparatuur op nanoschaal. Aangezien gegevensopslag en -verwerking snel evolueren, onderzoekers testen verschillende nieuwe methoden om magnetische eigenschappen van materialen te wijzigen. Eén benadering is gebaseerd op elastische vervorming (rek) van het magnetische materiaal om de magnetische eigenschappen ervan af te stemmen, die kan worden bereikt door elektrische velden. Dit wetenschappelijke gebied heeft veel belangstelling getrokken vanwege het potentieel om kleine magnetische elementen te schrijven met een elektrisch veld met een laag vermogen in plaats van magnetische velden die laadstromen met een hoog vermogen vereisen. Echter, studies zijn tot nu toe voornamelijk gedaan op zeer langzame tijdschalen (seconden tot milliseconden).

Een manier om snelle (d.w.z. subnanoseconde schaal) veranderingen van spanning te produceren en, dus, magnetisatieveranderingen induceren is door gebruik te maken van akoestische oppervlaktegolven (SAW's), die vervormings (rek) golven zijn. Nutsvoorzieningen, stel je voor dat een ijzeren staaf in één kant wordt gehamerd. Wanneer de staaf wordt geraakt, een geluidsgolf plant de vervorming erlangs voort. evenzo, een akoestische oppervlaktegolf plant een vervorming voort, maar alleen in de oppervlaktelaag, vergelijkbaar met golven in de oceaan. In bepaalde materialen (piëzo-elektriciteit), die uitzetten of krimpen bij het aanleggen van een spanning, SAW's kunnen worden gegenereerd door oscillerende elektrische velden.

In samenwerking met groepen uit Spanje, Zwitserland en Berlijn, de groep van M. Kläui bij JGU heeft een nieuwe experimentele techniek gebruikt om deze SAW kwantitatief in beeld te brengen en aan te tonen dat ze kunnen worden gebruikt om de magnetisatie in magnetische elementen op nanoschaal (de "surfers") bovenop het kristal om te schakelen. De resultaten toonden aan dat de magnetische vierkanten hun eigenschappen veranderden onder invloed van SAW's, het groeien of krimpen van de magnetische domeinen, afhankelijk van de fase van de SAW. interessant, de vervorming trad niet onmiddellijk op en de waargenomen vertraging (zie figuur 1) kon worden gemodelleerd. Begrijpen hoe de magnetische eigenschappen op een snelle tijdschaal kunnen worden gewijzigd, is de sleutel tot het ontwerpen van magnetische apparaten met een laag vermogen in de toekomst.

"Voor zeer complexe metingen, nauwe internationale samenwerking met toonaangevende groepen en een sterk Alumninetwerk zijn een strategisch voordeel. We werken samen met een groep van de Synchrotron Radiation Source ALBA in Spanje, waar een voormalig PhD-student van onze groep werkt en dit project leidt. Het werk werd ook uitgevoerd in samenwerking met een promovendus van de MAINZ Graduate School of Excellence en het is geweldig om te zien dat onze studenten en alumni zo succesvol zijn." benadrukt professor Mathias Kläui van het JGU Institute of Physics, die tevens directeur is van MAINZ.

De oprichting van de MAINZ Graduate School werd toegekend via het Excellence Initiative van de Duitse federale en deelstaatregeringen ter bevordering van wetenschap en onderzoek aan Duitse universiteiten in 2007 en de financiering ervan werd in de tweede ronde in 2012 verlengd. Het bestaat uit werkgroepen van de Johannes Gutenberg University Mainz, TU Kaiserslautern, en het Max Planck Instituut voor Polymeeronderzoek in Mainz. Een van de belangrijkste onderzoeksgebieden is spintronica, waar samenwerking met toonaangevende internationale partners een belangrijke rol speelt.