TRINQUETE DE IMANACIÓN EN NANOHILOS CILÍNDRICOS

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Un equipo de investigación del Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (CSIC), de la Universitat de Barcelona y del Sincrotrón ALBA ha descrito el efecto de trinquete de magnetización observado por primera vez en nanohilos cilíndricos magnéticos (de 120nm de diámetro y longitudes de más de 20µm de largo). Estos nanohilos se consideran los bloques de construcción para los futuros dispositivos electrónicos de almacenamiento de información, así como para aplicaciones en detección biológica y en medicina. Los experimentos se han llevado a cabo en la línea de luz CIRCE del Sincrotrón ALBA y los resultados han sido publicados en la revista ACS Nano.

Cerdanyola del Vallès, 26 de junio de 2018.  El efecto de trinquete magnético es un movimiento lineal o rotatorio de las paredes de dominio magnético en una sola dirección impidiendo dicho movimiento en la dirección opuesta. Se origina en la barrera de energía asimétrica o sitios de fijación. Hasta ahora, se había logrado solamente en un número limitado de nanoestructuras planas construidas litográficamente. Así pues, el objetivo del experimento era diseñar y probar esta propagación unidireccional de las paredes del dominio magnético en los nanohilos cilíndricos.

IM-MagnetRatchet

Propagación unidireccional de magnetización como se ve en simulaciones micromagnéticas y en los experimentos de XMCD-PEEM.

El equipo de investigación ha preparado nanohilos cilíndricos de aleaciones de hierro, cobalto y cobre (FeCo/Cu) con longitudes aumentadas a medida de los segmentos hierro-cobalto para promover una propagación escalonada unidireccional de la magnetización. Los nanohilos multisegmentados fueron preparados por electrodeposición en moldes de óxido de aluminio poroso. Ajustando las condiciones de la electrodeposición, como el esquema de impulsos, se pudieron fabricar segmentos alternados de cobre y aleación ferromagnética de hierro-cobalto. Los segmentos de hierro-cobalto están fabricados en un amplio rango de longitudes (300-1000nm), mientras que los segmentos de cobre se han mantenido constantes a 30nm. Para tener una idea completa de la configuración magnética, los nanohilos se han analizado con luz de sincrotrón: microscopía electrónica de fotoemisión de rayos X y dicroísmo magnético circular (XMCD-PEEM) en la línea de luz CIRCE. Esto ha permitido "ver" la estructura magnética no solo en la superficie sino también en el núcleo del nanohilo.

El efecto de trinquete de magnetización observado se origina en el potencial asimétrico a partir de las longitudes crecientes de segmentos ferromagnéticos diseñadas, y como en un efecto dominó, se promueve por el acoplamiento magnetostático entre segmentos adyacentes. La inversión de la magnetización en los segmentos vecinos se propaga secuencialmente por pasos que comienzan en los segmentos más cortos, independientemente de la dirección del campo aplicado.

El efecto de trinquete en nanohilos cilíndricos multisegmentados constituye una ruta prometedora y simple hacia el control de las paredes del dominio magnético en futuras memorias magnéticas 3D.


Reference: Cristina Bran, Eider Berganza, Jose A. Fernandez-Roldan, Ester M. Palmero, Jessica Meier, Esther Calle, Miriam Jaafar, Michael Foerster, Lucia Aballe, Arantxa Fraile Rodriguez, Rafael P. del Real, Agustina Asenjo, Oksana Chubykalo-Fesenko, and Manuel Vazquez, Magnetization Ratchet in Cylindrical Nanowires, ACS Nano 2018 DOI: 10.1021/acsnano.8b02153.



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