Les performances des dispositifs de stockage magnétique et de mémoire dépendent de la dynamique de magnétisation d'éléments magnétiques à l'échelle nanométrique appelés nano-aimants. Des chercheurs de l'UC Santa Cruz ont mis au point une nouvelle technique optique qui permet une analyse efficace de nano-aimants simples aussi petits que 75 nanomètres de diamètre, leur permettant d'extraire des informations critiques pour optimiser les performances de l'appareil.

"C'est une méthode beaucoup plus efficace pour obtenir les paramètres critiques de l'appareil pour la mémoire magnétique et d'autres applications, " a déclaré l'ingénieur électricien Holger Schmidt, le professeur Kapany d'optoélectronique à l'UC Santa Cruz.

Schmidt et le premier auteur Wei-Gang Yang, un chercheur postdoctoral dans son laboratoire, ont rapporté leurs résultats dans un article publié dans Lettres de physique appliquée comme article de couverture du numéro du 26 mai.

La technique optique traditionnelle que le laboratoire de Schmidt a employée pour étudier ces matériaux utilise une courte impulsion laser pour faire sortir le nano-aimant de son état d'équilibre, qui permet aux chercheurs d'extraire des informations sur les propriétés de l'aimant lorsqu'il revient à son état normal. Avec des nano-aimants plus petits, cependant, cette approche devient très inefficace car le signal optique est réduit et plus difficile à capter.

Dans la nouvelle approche, au lieu d'exciter directement le nano-aimant, l'impulsion laser brille sur un réseau de minuscules barres qui forment un réseau, les faisant vibrer et générer des ondes dans le matériau appelées ondes acoustiques de surface. En concevant des caillebotis à barreaux courbes, Yang et Schmidt ont pu concentrer l'énergie vibratoire des ondes pour converger vers l'emplacement du nano-aimant. Les ondes acoustiques de surface entraînent des oscillations magnétiques dans le nano-aimant à la même fréquence que les ondes.

"Avec la même puissance laser, nous pouvons maintenant obtenir dix fois plus de signal, nous permettant de voir des nano-aimants beaucoup plus petits, " a déclaré Schmidt. " Nous avons pu descendre à 75 nanomètres, ce qui est beaucoup plus pertinent à l'échelle des nano-aimants qui sont utilisés dans les appareils. »

Les chercheurs ont également développé une conception de réseau qui génère des ondes dans quatre directions différentes et à différentes fréquences à partir d'une seule impulsion optique, leur permettant d'exciter la dynamique d'aimantation de quatre nano-aimants individuels à différentes fréquences, allant de 7 à 10 gigahertz. Les oscillateurs nanomagnétiques sont des composants importants dans de nombreuses technologies émergentes « spintroniques ».

"C'est un moyen intéressant de faire fonctionner ces oscillations micro-ondes, et c'est quelque chose que nous aimerions approfondir, " a déclaré Schmidt.