Les physiciens ont réalisé un processus de commutation de magnétisation robuste et fiable par déplacement de paroi de domaine sans aucun champ appliqué. L'effet est observé dans de minuscules anneaux de permalloy asymétriques et peut ouvrir la voie à de nouveaux dispositifs de mémoire extrêmement efficaces. Les résultats ont été publiés dans Examen physique appliqué , mis en évidence comme une suggestion des éditeurs.

Pour construire des mémoires magnétiques, des éléments avec deux états de magnétisation stables sont nécessaires. Les candidats prometteurs pour de tels éléments magnétiques sont de minuscules anneaux, typiquement de l'ordre de quelques micromètres, avec une aimantation dans le sens horaire ou antihoraire comme les deux états. Malheureusement, la commutation entre ces deux états nécessite directement un champ magnétique circulaire qui n'est pas facile à réaliser.

Commutation dans les nano-anneaux asymétriques

Mais ce problème peut être résolu, comme l'a démontré une équipe de scientifiques de plusieurs institutions en Allemagne dont Helmholtz-Zentrum Berlin :Si le trou dans l'anneau est légèrement déplacé, rendant ainsi l'anneau plus fin d'un côté, un simple, une impulsion de champ magnétique uniaxial d'une durée de quelques nanosecondes peut basculer entre les deux "états vortex" possibles utilisés pour le stockage des données (dans le sens des aiguilles d'une montre et dans le sens inverse des aiguilles d'une montre).

Une courte impulsion de champ magnétique est suffisante

Les scientifiques ont enregistré l'évolution temporelle de la dynamique de magnétisation de l'appareil sur la ligne de faisceau Maxymus de BESSY II en utilisant la microscopie à rayons X à résolution temporelle pendant et après l'application de la courte impulsion de champ magnétique. Ils ont observé comment l'impulsion de champ magnétique conduit dans un premier temps à un "état d'oignon" intermédiaire dans l'anneau. Cet état est caractérisé par deux parois de domaine, où différentes zones d'aimantation se rencontrent. Après la disparition de l'impulsion de champ externe, ces murs de domaine se rapprochent et s'annihilent, ce qui se traduit par une aimantation opposée stable de l'anneau "état vortex".

Procédé très rapide pour la spintronique

"Nos mesures montrent une automotion de la paroi du domaine avec une vitesse moyenne d'environ 60 m/s. C'est très rapide pour les dispositifs spintroniques à champ appliqué nul", Dr Mohamad-Assaad Mawass, auteur principal de la publication dans Examen physique appliqué , fait remarquer. Mawass a déjà travaillé sur ces expériences pour son doctorat à l'Université Johannes Gutenberg de Mayence (groupe du professeur Kläui) dans le cadre d'un projet conjoint avec l'Institut Max Planck pour les systèmes intelligents à Stuttgart (département Schütz). Il a ensuite poursuivi ses recherches en tant que chercheur postdoctoral sur la ligne de lumière X-PEEM au HZB.

Détails du mouvement de la paroi du domaine observé

Une autre observation concerne l'effet de la nature topologique détaillée des murs dans le processus d'annihilation. D'après les résultats, cet effet n'influence la dynamique qu'à une échelle locale où les murs subissent une interaction attractive ou répulsive une fois qu'ils se rapprochent les uns des autres sans inhiber l'annihilation des murs par automotion. "L'inertie de la paroi de domaine et l'énergie stockée, dans le système, permet aux parois de surmonter à la fois l'épinglage extrinsèque local et la répulsion topologique entre les DW portant le même numéro d'enroulement ", a déclaré Mawass. " Nous pensons avoir identifié un processus de commutation robuste et fiable par automotion de paroi de domaine dans des anneaux ferromagnétiques ", États de Mawass. "Cela pourrait ouvrir la voie à une optimisation supplémentaire de ces appareils."