(PhysOrg.com) -- Magnetics-onderzoekers van het National Institute of Standards and Technology (NIST) hebben onlangs veel eieren gekleurd. Konijnen en kinderen vinden de eieren misschien wat klein - in feite, te klein om zonder microscoop te zien. Maar deze "eggcentric" nanomagneten hebben nog een ander praktisch gebruik, strategieën suggereren voor het maken van toekomstige computergeheugens met een laag vermogen.

Voor een onderzoek beschreven in een nieuw artikel, NIST-onderzoekers gebruikten elektronenstraallithografie om duizenden nikkel-ijzermagneten te maken, elk ongeveer 200 nanometer (miljardste van een meter) in diameter. Elke magneet heeft gewoonlijk de vorm van een ellips, een enigszins afgeplatte cirkel. Onderzoekers maakten ook enkele magneten in drie verschillende eivormige vormen met een steeds puntiger uiteinde. Het maakt allemaal deel uit van NIST-onderzoek naar magnetische materialen op nanoschaal. apparaten en meetmethoden ter ondersteuning van de ontwikkeling van toekomstige magnetische gegevensopslagsystemen.

Het blijkt dat zelfs kleine vervormingen in de vorm van de magneet kunnen leiden tot significante veranderingen in magnetische eigenschappen. Onderzoekers ontdekten dit door de magneten met een laser te onderzoeken en te analyseren wat er gebeurt met de "spins" van de elektronen, een kwantumeigenschap die verantwoordelijk is voor magnetische oriëntatie. Veranderingen in de spinoriëntatie kunnen zich door de magneet voortplanten als golven met verschillende frequenties. Hoe meer ei-achtig de magneet, hoe complexer de golfpatronen en hun gerelateerde frequenties. (Iets soortgelijks gebeurt wanneer je een kiezelsteen in een asymmetrisch gevormde vijver gooit.) De verschuivingen zijn het meest uitgesproken aan de uiteinden van de magneten.

Om gelokaliseerde magnetische effecten te bevestigen en de eieren te "kleuren", wetenschappers maakten simulaties van verschillende magneten met behulp van NIST's objectgeoriënteerde micromagnetische raamwerk (OOMMF). (Zie afbeelding.) Lichtere kleuren duiden op sterkere frequentiesignalen.

De ei-effecten verklaren het grillige gedrag dat wordt waargenomen in grote reeksen nanomagneten, die door het lithografieproces onvolmaakt gevormd kunnen zijn. Dergelijke vervormingen kunnen het schakelen in magnetische apparaten beïnvloeden. De resultaten van het ei-onderzoek kunnen nuttig zijn bij het ontwikkelen van geheugens met willekeurige toegang (RAM) op basis van interacties tussen elektronenspins en gemagnetiseerde oppervlakken. Spin-RAM is een benadering voor het maken van toekomstige herinneringen die snelle toegang tot gegevens kunnen bieden, terwijl de behoefte aan processorkracht wordt verminderd door gegevens permanent op te slaan in steeds kleinere apparaten. Vormmagneten zoals eieren doorbreken een symmetrisch frequentiepatroon dat wordt aangetroffen in ellipsstructuren en bieden zo de mogelijkheid om het schakelproces aan te passen en te regelen.

"Bijvoorbeeld, opzettelijke patroonvorming van ei-achtige vervormingen in spinRAM-geheugenelementen kan betrouwbaarder schakelen vergemakkelijken, " zegt NIST-natuurkundige Tom Silva, een auteur van het nieuwe artikel.

"Ook, deze studie heeft de paashaas een geheel nieuwe markt voor productontwikkeling opgeleverd."