De eigenschappen van nanomaterialen verschillen vaak op nieuwe manieren van die van het bulkmateriaal van dezelfde stoffen. Europese onderzoekers onderzochten een geheel nieuwe klasse van dergelijke materialen die belangrijk zouden kunnen zijn voor magnetische geheugenapparaten.

Het veld van nanomaterialen (over de grootte van atomen en moleculen) groeit in hoog tempo. De ontwikkeling van nieuwe apparaten hangt af van de ontwikkeling van nieuwe materialen die op grote schaal kunnen worden gesynthetiseerd en geproduceerd om het commerciële potentieel te benutten.

Dankzij EU-financiering van het project 'Superconductivity - ferromagnetism samenspel in nanogestructureerde hybride systemen' (SFINX) konden Europese onderzoekers een nieuwe klasse hybride nanomaterialen onderzoeken die supergeleidende (S) en ferromagnetische (F) metalen componenten combineren.

Ferromagneten zijn stoffen die gemagnetiseerd worden in aanwezigheid van een magnetisch veld. Supergeleiders zijn materialen die, wanneer afgekoeld tot dicht bij het absolute nulpunt, vrijwel alle elektrische weerstand verliezen (weerstand tegen stroom). Weerstand is het elektrische tegenovergestelde van geleiding. Onderweg, de materialen worden diamagnetisch, of niet aangetrokken tot een magnetisch veld vanwege een gebrek aan ongepaarde elektronen.

Dus, S-F hybride structuren vertegenwoordigen een antithese van eigenschappen. Komt van nature voor in slechts zeer weinig materialen, kunstmatige synthese van dergelijke structuren zou tot nu toe ongedefinieerde kwantumgrondtoestanden en kinetische eigenschappen kunnen produceren. Dergelijke kenmerken kunnen van invloed zijn op magnetische geheugenapparaten van de volgende generatie.

Onderzoekers ontwikkelden methoden om barrières tussen F en normaal metaal (N) (F-N) en twee ferromagnetische (F-F) metalen te laten groeien en te beheersen. Ze creëerden S-films met ingebouwde magnetische nanoclusters, het bestuderen van het naast elkaar bestaan ​​van S- en F-componenten in S-films. Verder, de wetenschappers ontwikkelden theoretische beschrijvingen van de magnetische veldafhankelijkheid van de soortelijke weerstand van F-materialen op de magnetisatie van magnetische clusters.

Een theoretisch raamwerk voor het beschrijven van spinafhankelijkheid van eigenschappen van F-S-F-structuren en S-F-S-structuren werd samengesteld. Spin heeft te maken met het impulsmoment van elementaire deeltjes die door deze apparaten in beweging zijn. Onderzoekers maakten ook enkele hybride microschakelingen om de effecten experimenteel te bestuderen.

Het SFINX-consortium boekte aanzienlijke vooruitgang in de theoretische beschrijving van nieuwe hybride SF-nanostructuren die nieuwe eigenschappen vertonen. Deze zijn gebaseerd op zowel de nanoschaal van de materialen als op de enigszins tegengestelde inherente eigenschappen van de afzonderlijke componenten met betrekking tot elektronische en magnetische effecten. Toekomstige magnetische opslagapparaten kunnen dus verbeterde functionaliteiten hebben op basis van de combinatie van specifieke eigenschappen van F- en S-materialen.