Fig.: Imatges de la "ombra" XMCD PEEM que mostren la configuració magnètica dels nanofils després de pulsos de corrent en direccions oposades. A causa de l'elecció de les condicions d'enfocament, el fil és invisible aquí, mentre que el contrast en realitat prové de la regió d'ombra del feix de llum de sincrotró que el fil projecta sobre el substrat de suport. Els patrons diagonals en blanc i negre entre els dominis permeten la identificació de les parets del domini tipus Bloch. Després dels pulsos de corrent oposats, tenen un sentit de circulació oposat, com ho indica el color de la franja diagonal central (panell superior fosc, panell inferior brillant) en els quadres marcats en vermell.
Cerdanyola del Vallès, 25 de novembre de 2019. El futur de l'espintrònica es basa en l'estudi i desenvolupament de les nanoestructures de tres dimensions, ja que aquestes poden tenir un gran impacte en els nous sistemes d'emmagatzematge de dades magnètiques com les memòries racetrack. En aquest nou concepte, la informació o els bits estan codificats per dominis magnètics o les parets que hi ha entre ells. Però en lloc de moure el material mecànicament cap al capçal de lectura / escriptura (com en un disc dur giratori), només el patró magnètic es mou al llarg de la tira magnètica o fil degut a la força impulsora d'un corrent elèctric, anomenat transferència d'espín. Tot i això, a dia d'avui, el moviment ràpid i estable de les parets de domini magnètic segueix sent un gran desafiament per a la comunitat científica.
Donada la seva naturalesa tridimensional, els nanofils cilíndrics magnètics alberguen dos tipus de parets de domini amb diferents topologies, incloent les parets de Bloch, que no existeixen en els sistemes bidimensionals que es fabriquen amb la tecnologia convencional en sala blanca. Ara s'ha demostrat que aquestes parets de Bloch poden arribar a velocitats molt ràpides mentre romanen estables.
"El corrent elèctric fa que la paret de domini es mogui i el camp magnètic d'Oersted creat pel corrent l'estabilitza. Per tant, les parets de domini no es transformen com succeeix en els sistemes plans que pateixen inestabilitats intrínseques", diu Michael Foerster, científic de la línia de llum CIRCE.
Un grup internacional d'investigació, dirigit per Michael Schöbitz i Olivier Fruchart del Spintec laboratory a Grenoble (França) i Sebastian Bochmann i Julien Bachmann del Friedrich-Alexander Universität Erlangen-Nürnberg (Alemanya), han arribat a aquesta conclusió després d'estudiar el moviment de les parets de domini induït pel corrent en nanofils. Els resultats d'aquest estudi demostren que, a l'aplicar pulsos de corrent elèctric, les parets de Bloch es mouen a una velocitat molt alta, aconseguint un nou rècord per a aquest tipus de materials.
Gràcies a la microscòpia de força magnètica, aquest grup havia pogut comprovar en el seu laboratori com de ràpid es mouen les parets de domini magnètic en els nanofils. Però només amb la tècnica de l'"ombra" en microscòpia de fotoemissió de raigs X han pogut veure quin tipus de paret estava involucrada i el motiu de tan ràpida velocitat. El descobriment més sorprenent va ser que el camp d'Oersted durant els pulsos de corrent al voltant de l'nanofil va transformar totes les parets de domini en el tipus de parets de Bloch. Aquesta configuració ja no es va tornar a transformar, a diferència dels sistemes investigats anteriorment, que contínuament presentaven transformacions a través de les parets de domini (conegut com l'efecte Walker breakdown).
Aquests experiments es van realitzar a la línia de llum CIRCE del Sincrotró ALBA i a la línia de llum Nanospectroscopy del Sincrotró Elettra (Itàlia), utilitzant la tècnica de l'"ombra" en microscòpia electrònica de fotoemissió (PEEM) amb dicroisme magnètic circular de raigs X (XMCD) per contrast magnètic. "Aquests resultats són els primers a destacar el paper rellevant que té el camp magnètic induït pel corrent (Oersted) en la velocitat i estabilitat de les parets de domini dels nanofils cilíndrics i obre el camí per continuar la recerca sobre aquestes fascinants nanoestructures. En un futur proper, seria molt interessant monitoritzar els detalls de les parets de domini durant el pols de corrent combinat amb microscòpia amb resolució temporal ", diu Michael Schöbitz, primer autor d'l'estudi.
