Het snel wijzigen van magnetische eigenschappen is essentieel voor magnetische apparaten met een laag vermogen. Het door de EU gefinancierde MULTIREV-project heeft bijgedragen aan een onderzoek dat gebruik maakt van magneto-elastische koppeling, voor het ontwerp van spanningsgestuurde nano-apparaten.

Informatiecommunicatie en technologie (ICT)-apparaten zijn in hoge mate afhankelijk van het kunnen benutten van de magnetische eigenschappen van materialen, vooral voor computergeheugen en verwerking. onderzoekers, voortbouwend op werkzaamheden in het kader van het door de EU gefinancierde MULTIREV-project, publiceerde onlangs een artikel in Natuur waarin ze schetsen hoe ze geavanceerde dynamische beeldvorming gebruikten om vervormings (geluids) golven in kristallen te visualiseren, het meten van het effect op nanomagnetische elementen.

Hun bevindingen bieden zowel het vooruitzicht van gecontroleerde laagvermogenmagnetisatie van kleine magnetische elementen, voordelen voor ICT-toepassingen. Aanvullend, de methodologie is overdraagbaar voor het onderzoek van dynamische stammen in een reeks processen en producten zoals nanodeeltjes, chemische reacties en kristallografie.

Het magneto-elastische effect kwantificeren

Met de steeds groter wordende vraag naar betere gegevensopslag en -verwerking, de race is gaande voor efficiëntere middelen om de magnetische eigenschappen van materialen te wijzigen, vooral op nanoschaal. De onderzoekers in deze studie bestudeerden de verandering van magnetische eigenschappen veroorzaakt door de elastische vervorming van een magnetisch materiaal. Deze verandering kan worden veroorzaakt door magnetische velden, maar daarvoor zijn hoge laadstromen nodig.

Het team onderzocht daarom specifiek hoe dynamische spanning (of vervorming) een akoestische oppervlaktegolf (SAW) vergezelt en zo veranderingen in magnetisatie induceert, op nanoschaal. Ze konden het kwantitatieve onderzoek uitvoeren na de ontwikkeling van een experimentele techniek op basis van stroboscopische röntgenmicroscopie. Cruciaal, de studie werd uitgevoerd op de tijdschaal van picoseconden, in tegenstelling tot eerdere onderzoeken die voornamelijk waren uitgevoerd op aanzienlijk langzamere tijdschalen (seconden tot milliseconden).

Het team kon aantonen dat SAW's de omschakeling van magnetisatie in magnetische elementen op nanoschaal bovenop een kristal kunnen regelen. De resultaten gaven aan dat de SAW's een verandering in de eigenschap van de magnetische vierkanten beïnvloedden, waardoor de magnetische domeinen groeien of krimpen afhankelijk van de SAW-fase.

interessant, door gelijktijdig de ontwikkeling van zowel de rek- als de magnetisatiedynamiek van nanostructuren in beeld te brengen, het team ontdekte dat magnetisatiemodi een vertraagde reactie hebben op de spanningsmodi, en dat dit instelbaar was volgens hoe het magnetische domein was geconfigureerd.

Energiezuinige magnetische sensoren

Het MULTIREV-project was eigenlijk opgezet om een ​​goedkopere en vereenvoudigde multi-revolutiesensor te ontwikkelen dan de momenteel beschikbare. Deze sensoren detecteren meerdere rotaties van componenten in industrieën zoals automotive en automatisering. Echter, de huidige generatie heeft de neiging om een ​​complexe architectuur te hebben, met beperkte toepasbaarheid en hoge kosten.

De sleutel tot het plan van het projectteam voor het ontwikkelen van een proof of concept was de vervanging van niet-magnetische sensoren door een niet-vluchtig magnetisch apparaat, die zelfvoorzienend zou zijn. Dit opent op zijn beurt de mogelijkheid van een stapsgewijze verandering in het aantal omwentelingen dat mogelijk is om waar te nemen, zelfs tot aan de duizenden revoluties.