Varsti andmete salvestamine nanoformaadis?

Plaatina ja raua aatomid ühendatakse ühes kihis, moodustades stabiilsed magnetid

Plaatina trepist skaneeriva tunnelmikroskoobi kujutis, mille astmetel on moodustatud õhuke raud-plaatina kiht. Plaatinaga manustatud rauaaatomid on suuremad ja helekollased. MPI tahkis-teadusuuringute jaoks
ettelugemist

Stabiilsete magnetite saamiseks piisab ühest aatomikihist, nagu teadlased on näidanud. Ühes kihis segasid nad raua aatomeid plaatina aatomite vahel nii, et raua magnetilised momendid - mis toimivad nagu väikesed baarimagnetid - seisid vertikaalselt ja neid oli jälle keeruline hajutada.

Nii on Max Plancki tahkete osakeste teadusuuringute instituudi teadlased ukse nano formaadis andmekandjatele veelgi avanud. Kuna isegi kõige õhemad kihid moodustavad stabiilsed magnetid, võivad arvutite mälukiibid tulevikus kompaktsemaks muutuda ja seega kahaneda, väidavad teadlased ajakirjas "Physical Review Letters",

Kui kiibitootjad soovivad vähendada magnetiliste andmesalvestusseadmete suurust, on nad seni jõudnud füüsilise piirini. Kui andmepunktid on liiga väikesed, ei saa neid enam stabiilsena magnetiseerida. Kuna nad aga salvestavad bitte magneerimise kaudu, lähevad andmed kaotsi, kui magnetmomendid, st aatomiribamgnetid, pöörlevad kontrollimata andmepunktis.

Mitmest aatomikihist koosnevad andmekandjad

Seetõttu koosnevad krediitkaartide ja arvutite salvestuskandjad endiselt mitmest aatomikihist. Selle magnetiline järjekord põhineb kollektiivsel nähtusel: see sõltub paljude interaktsioonis olevate aatomite magnetilistest momentidest. Kui kollektiiv kahaneb alla kriitilise piiri, kaob varda magneteid joondav jõud. Seetõttu variseb magnetiline järjestus ühe rauaaatomite kihina kergelt kokku. Max Plancki tahkete osakeste uuringute instituudi teadlased takistavad seda nüüd nipiga.

Plaatina pinnale panid teadlased raua- ja plaatinaaatomite vaiba. Stabiilse magnetilise kihi loomiseks peate valima õige kompositsiooni. Kõige stabiilsemad magnetid moodustuvad siis, kui teadlased moodustavad umbes poole raua ja poole plaatina kihi, mille raua ülejääk on kuni kakskümmend protsenti. Seejärel moodustavad aatomid mõnes piirkonnas vaheldumisi plaatinaaatomite ahelaid ja rauaaatomite ahelaid. Raua liia tõttu on plaatina raua aatomite read omavahel põimitud, nii et siin-seal moodustuvad raua saared. kuva

Baarimagnetid on vertikaalsed

Madal rauasisaldus mõjutab väikeste vardamagnetite joondamist drastiliselt: need on kihiga risti. Sellele positsioonile jäämise põhjuseks on naabruses asuv plaatina. "Kuigi plaatina ei ole magnetiline, saab seda rauaga kergesti magneerida, " selgitab projektijuht Jan Honolka. Plaatinaatomid muutuvad seega väikesteks ribamagnetiteks, kuna nad orienteeruvad rauaaatomite magnetväljal.

Omamoodi tugevdava protsessi käigus sunnivad plaatinaaatomid raua kangmagnetid ühes suunas ja hoiavad neid seal. Nad võivad öelda, et nagu füüsikud tugeva spin-orbiidi sidumise tõttu. Teisisõnu, plaatinaaatomis sõltub magnetilise momendi orientatsioon tugevalt elektronide aatomituuma ümbritsevast orbiidist. Kuna naabruses asuvate plaatina ja raua aatomite elektronid interakteeruvad omavahel tugevalt, mõjutab plaatina suur spin-orbiidi sidumine raua aatomite magnetilist momenti. Seetõttu osutavad baarimagnetid eelistatavalt samas suunas.

Niipea, kui rauda on liiga palju, kaotab plaatina tellimisjõu. Ehkki magnetväli sunnib raua aatomite magnetmomente ühes suunas. Kui põld on välja lülitatud, segunevad nad kergesti uuesti. Seetõttu pole magnet stabiilne. Kihte, mis sisaldavad liiga vähe rauda, ​​ei saa stabiilseks magneerida.

Pakkige mälukiibid tihedamalt

See, et õhukesel raud-plaatinakihil on erinevad magnetilised omadused kui tahkel tükil, pole füüsikute jaoks enam üllatav. Enamasti leiavad nad, et materjal käitub õhukeses kihis erinevalt kui plokis, eriti kui see koosneb ainult ühest aatomkihist. Sellel on mõnikord puudusi, näiteks kui andmeid püütakse püsivalt õhemates magnetilistes kihtides säilitada.

Põhimõtteliselt aga teavad Stuttgarti Max Plancki teadlased, kuidas aatomeid paigutada, et raua ja plaatina üksikuid kihte püsivalt magnetiseerida. "Materjalid, milles aatomite magnetilised momendid on risti, sobivad ideaalselt andmekandjate jaoks, kuna andmeid saab selles suunas kirjutada ja lugeda väga hästi, " selgitab Honolka. Mõistmine, kuidas monoatomilised kihid muutuvad stabiilseteks magnetideks, võib tulevikus aidata mälukiipide tihedamat pakkimist ja kahandamist.

(MPG, 23.03.2009 - DLO)