Et nyt trick til at belyse den interne bestilling inden for en speciel type magnet kan hjælpe ingeniører med at opbygge bedre hukommelsesopbevaringsenheder. Udviklet af Riken -fysikere kunne denne teknik gøre hukommelsesenhederne mindre korrupte.
Arbejdet offentliggøres i tidsskriftet Naturkommunikation.
Konventionelle harddiske er baseret på ferromagneter – materialer, hvor de magnetiske dipoler eller spins, der er forbundet med hvert atom, er alle punkt i samme retning. Denne justering giver materialet et netmagnetisk felt. Data gemmes ved at oprette forskellige magnetiseringsmønstre på tværs af materialet.
Men fysikere søger at forbedre enhedens ydeevne ved at bruge antiferromagnets i stedet for ferromagnets. I antiferromagnets er nærliggende spins justeret i modsatte retninger. Denne konfiguration sikrer, at materialet ikke har noget netmagnetisk felt, da de modsatte spins annullerer hinanden.
“I princippet bør antiferromagnetiske minder være meget hurtigere, mindre og mere robuste mod fejl end ferromagnetiske,” siger Naoki Ogawa fra Riken Center for Emergent Matter Science (CEMS).
Ideelt til applikationer skal Antiferromagnets spins bestilles regelmæssigt på en antiparallel måde over hele materialet. Dog “dette sker ikke i antiferromagnetiske krystaller naturligt,” bemærker Ogawa.
I stedet er materialet opdelt i magnetiske domæner – inden for hvert domæne er tilstødende spins antiparallelle, men i naboområder veksles vekslingsmønsteret.
Problemet er, at før fysikere kan manipulere domænerne for at korrigere deres orientering, skal de være i stand til at finde dem, og det er ikke let. “Du kan ikke bare se og se dem,” siger Ogawa. “Du har brug for en måde at visualisere dem på.”
En strategi til identifikation af domæner involverer at skinne et lys over materialet i en retning og derefter igen på den modsatte måde. Magnetiske domæner kan bestemmes ved at undersøge de forskellige måder, hvorpå lysets frekvens påvirkes af symmetrien af atomer og spins.
“Materialet reagerer forskelligt, når du vender lysets retning, så du kan bestemme dets struktur,” forklarer Ziqian Wang, også af CEMS.
Denne effekt er hård at vælge. Men i en proof-of-princip-undersøgelse har Wang, Ogawa og kolleger fundet en måde i en to-dimensionel krystal indeholdende mangan, fosfor og svovl.
De anvendte et elektrisk felt som en ekstra kilde til interferens, som forbedrede synligheden af domænerne med op til 90%. Tidligere forsøg brugte en kombination af magnetiske og elektriske felter, noter Wang, men det krævede bulkere instrumenter og var meget langsommere.
“Nu kan vi visualisere domænerne, vores næste skridt er at udvikle en ultrahøst teknik til lokalt at manipulere dem,” siger Wang.