Des boussoles utilisées dans l'ancienne navigation d'outre-mer aux moteurs électriques, capteurs, et actionneurs dans les voitures, les matériaux magnétiques ont été un pilier tout au long de l'histoire de l'humanité. En outre, presque toutes les informations qui existent dans la société contemporaine sont enregistrées sur des supports magnétiques, comme les disques durs.

Une équipe de chercheurs du Centre brésilien de recherche en physique étudie le mouvement des parois de domaines de vortex - des régions de charge locales qui stockent collectivement des informations via leur configuration - entraînées par des champs magnétiques dans des nanofils ferromagnétiques, qui sont configurés en ligne droite avec une branche asymétrique en forme de Y. Ils discutent de leur travail cette semaine Journal de physique appliquée .

La question posée par le groupe était :qu'arrive-t-il à la paroi du vortex lorsqu'elle rencontre la branche ? Est-ce que ça change de direction ou pas, ou pourrait-il être divisé en deux murs?

"Pour faire un parallèle simpliste, si nous imaginons que le mur de vortex est une tornade et que la tornade court sur une route droite et rencontre un carrefour, ce qui se passe ensuite ; peut-il se diviser en deux tornades ?", a déclaré Luiz Sampaio, chercheur au Centre brésilien de recherche en physique à Rio De Janeiro.

En général, les champs magnétiques peuvent être utilisés pour modifier l'aimantation d'un matériau magnétique, un peu comme une barre aimantée peut magnétiser une aiguille à coudre autrement non magnétique, et peut même inverser complètement son aimantation dans certains cas.

Le processus impliqué dans l'inversion de l'aimantation présente parfois la nucléation et le mouvement de ces parois de domaine, qui constituent la transition entre deux régions de charge magnétisées dans des directions différentes. Le mouvement de la paroi du domaine a été largement exploré dans les nanofils ferromagnétiques en raison de leur potentiel élevé d'applications dans les dispositifs spintroniques, ceux qui utilisent les propriétés de spin quantique des électrons.

Le contrôle et la manipulation de ces murs de domaine sont cruciaux pour réussir à réaliser une mémoire magnétique, dispositifs logiques et capteurs. En modifiant la géométrie des nanofils, les scientifiques espèrent acquérir un meilleur contrôle du mouvement de la paroi du domaine et ouvrir la voie à la fiabilité de la commutation de l'aimantation dans les nanofils ferromagnétiques. L'équipe a conçu une étude en deux étapes.

"D'abord, nous avons fabriqué des échantillons par lithographie par faisceau d'électrons, techniques de pulvérisation cathodique et de lift-off au magnétron, " a déclaré Sampaio. Après la fabrication à l'échelle nanométrique, ils ont ensuite mesuré le comportement de commutation de magnétisation médié par la propagation de la paroi du domaine.

La deuxième étape consistait à réaliser des simulations micromagnétiques pour guider et interpréter les résultats expérimentaux. "Ces deux outils nous ont permis d'étudier en détail les processus de parois de domaines vortex à l'entrée de la branche, " il a dit.

Avancer, l'équipe veut comprendre si l'angle entre le nanofil et la branche peut augmenter le comportement asymétrique à l'entrée de la branche. Cela augmenterait la probabilité d'observer un seul type de paroi de domaine de vortex, dans le sens horaire ou antihoraire. Cela nécessitera de faire varier les angles des nanofils avec la branche pour sélectionner la chiralité du vortex.

Comprendre les aspects dynamiques des parois du domaine vortex ouvre la voie à un meilleur contrôle de leur mouvement et de leur trajectoire. Cela peut être important pour produire des portes logiques, qui peut être basé sur le mouvement de la paroi du domaine en ligne avec de telles branches. L'aimantation dans les branches peut être orientée dans deux directions différentes le long de l'axe des nanofils, où chaque direction servirait de « 0 » et « 1 » nécessaires pour le stockage et le traitement des données.

« Pour assurer la fiabilité nécessaire à ces applications, un degré de contrôle plus élevé dans la commutation de magnétisation est requis, mais pour améliorer l'efficacité des processus impliqués dans la commutation de magnétisation, la paroi du domaine vortex semble être un candidat prometteur, " dit Sampaio.