Сложные магнитные конфигурации в 3D наноразмерной gyroid сетей выявлено

Многонациональная команда исследователей из Университета Тохоку и учреждений в Великобритании, Германии и Швейцарии показала магнитных состояний наноразмерных gyroids, 3Д хиральных сети-как наноструктуры. Выводы добавить новую систему кандидатом для исследований в области нетрадиционной обработки информации и эмерджентных явлений, соответствующих для спинтроники.

Массивы взаимодействия наноструктур предлагаем возможность реализовать беспрецедентные свойства материала, как взаимодействия могут приводить к появлению новых, «эмерджентных» явлений. В магнетизме, такие исходящие явления до сих пор было продемонстрировано только в 2D, в искусственном спиновом льду и magnonic кристаллов. Однако, прогресс на пути к реализации магнитные «метаматериалы», которые могли бы лечь в основу перспективных спинтронных устройств, отображая эмерджентные эффекты в 3D, мешало два препятствия. Первая-это необходимость для изготовления сложных 3D строительные блоки в размеры меньше 100 Нм (сравним с собственным магнитным lengthscales), а второй-с проблемой визуализации своих магнитных конфигураций.

Поэтому исследовательская группа решила изучить наноразмерных магнитных gyroids, 3D-сетей состоит из 3 смежных вершин определяется триадой изогнутой нанопроволоки-как распорки (Рис. 1). Gyroids привлекли большой интерес, поскольку, несмотря на их сложность, они могут самостоятельно собрать из тщательно подобранное сочетание полимеров, которые могут быть использованы в качестве 3D-форма или шаблон в виде отдельно стоящей наноструктур (Рис. 2). Как распорки соединяются и образуют спирали, gyroids есть «объективность» или хиральности, а их форма делает магнитный gyroids идеальных систем, чтобы проверить предсказания новых магнитных свойств, выходящих из кривизна. Измерения оптических свойств gyroids даже показали, что gyroids могут иметь топологические свойства, которые наряду с хиральные эффекты в настоящее время являются предметом интенсивных исследований с целью разработки новых классов спинтронных устройств. Однако, магнитное государства, которые могут существовать в gyroids еще не была создана, ведущие к настоящему исследованию.

Исследователи подготовили Ni75Fe25 один-gyroid и дважды gyroid (сформированы из зеркального пару один-gyroids) наноструктур с 11 нм диаметр стояков и 42 Нм элементарной ячейки, через блок сополимеров шаблоны и электроосаждение. Эти размеры сравнимы с шириной доменной стенки и спина длины волны в NI-Фе. Затем они изображены на gyroid наночастиц с Off-осевой электронной голографии, которые можно сопоставить намагниченности и бродячих моделей магнитного поля внутри и вокруг gyroids’ распорки с нанометровым пространственным разрешением. Анализ образцов с помощью метода конечных элементов микромагнитное моделирование показало очень сложные магнитные состояния, которое в целом ферромагнитных но без уникальной конфигурации равновесия (Рис. 3), подразумевая, что магнитное gyroid может принять большое число устойчивых состояний.

«Эти результаты устанавливают магнитный gyroids в качестве кандидата, представляющие интерес для таких приложений, как водохранилище вычислительной и спин-волновой логики», — сказал ведущий автор исследования Джастин Llandro.» Исследование занимает захватывающее первый шаг в сторону 3D наноразмерных магнитных метаматериалов, которые могут быть использованы для выявления новых эмерджентных эффектов и продвижения фундаментальных и прикладных исследований спинтроники».

сделать разницу: спонсорские возможности