Удивительно, но может показаться, что хаотическое поведение магнитного материала очень важно с точки зрения переноса магнитной информации в минимально возможном масштабе. Это результат исследования, проведенного группой Тео Расинга в Университете Радбауд в Неймегене с коллегами из Стэнфорда, Берлина и Токио. В Национальной ускорительной лаборатории SLAC был использован очень специальный измерительный прибор – линейный когерентный источник света (LCLS) – уникальный рентгеновский лазер. По сути, этот рентгеновский лазер похож на камеру с чрезвычайно коротким временем срабатывания затвора 100 фемтосекунд (одна десятая триллионной секунды) и чрезвычайно высоким пространственным разрешением в несколько нанометров (одна миллиардная метра).
Измерения показывают, что магнитный материал ведет себя совершенно иначе на наноуровне, чем на макроуровне.
Наноразмерный спиновой транспорт
В атомном масштабе все магниты состоят из множества маленьких магнитов, называемых спинами. Магнитное переключение для хранения данных включает в себя изменение направления намагничивания спинов на противоположное: северный полюс становится южным, и наоборот. Рассматриваемый магнитный материал содержал два типа спинов от двух разных элементов: железа (Fe) и гадолиния (Gd).
Исследователи заметили, что на наноуровне спины были распределены неравномерно: были области с более высоким, чем среднее количество Fe, и участки с более высоким, чем среднее количество Gd – отсюда хаотические магниты.
По-видимому, магнитное переключение начинается со сверхбыстрого переноса (~ 10 нм / 300 фс) спинов между областями Fe и областями Gd, после чего столкновения приводят к инверсии.
Такой сверхбыстрой передачи спиновой информации еще не наблюдалось в столь малых масштабах.
Будущее: чем меньше, тем быстрее
Эти результаты позволят разрабатывать сверхбыстрые наномагнетики в будущем, в которых перенос спина будет дополнительно оптимизирован за счет наноструктурирования.
Это откроет возможности для еще меньшего и более быстрого хранения магнитных данных.