Des chercheurs de l'Université Johannes Gutenberg de Mayence (JGU) ont réalisé une percée majeure dans le développement de méthodes de traitement de l'information dans les nano-aimants. En utilisant une nouvelle astuce, ils ont pu induire un mouvement synchrone des parois de domaines dans un nanofil ferromagnétique. Cela impliquait l'application d'un champ magnétique pulsé perpendiculaire au plan des parois du domaine.

"C'est une solution radicalement nouvelle, " a expliqué le professeur Mathias Kläui de l'Institut de physique de l'université Johannes Gutenberg de Mayence. " Cela nous permet de déplacer les murs de domaine de manière synchrone sur une distance relativement grande sans qu'ils reviennent à leur position d'origine. " Ceci est essentiel pour le stockage permanent des données, car les données seraient autrement perdues si les murs de domaine n'étaient pas déplacés collectivement de manière contrôlée. La recherche a été menée en coopération avec les groupes de travail du professeur Stefan Eisebitt à la TU Berlin et du professeur Gisela Schütz de l'Institut Max Planck pour les systèmes intelligents à Stuttgart. Les résultats ont été publiés dans la revue Communication Nature fin mars.

Les nanofils magnétiques ont de petites régions d'aimantation uniforme appelées domaines, qui peuvent être utilisées comme unités de stockage (bits). Le site où les domaines d'alignement différent se rencontrent s'appelle un mur de domaine. Les informations peuvent être stockées dans le domaine, et lu et traité au moyen du mouvement des parois du domaine. La méthode présente le grand avantage que les informations – comme dans le cas du stockage de données magnétiques en général – ne peuvent pas être facilement perdues. Cela contraste avec les systèmes de stockage à base de semi-conducteurs, comme la RAM dans les PC, qui perdent toutes les informations stockées sans alimentation. En outre, aucune pièce mobile fragile n'est requise comme la tête de lecture/écriture d'un disque dur.

Il n'a pas été prouvé auparavant qu'il était possible d'induire le mouvement contrôlé et synchronisé requis de parois de domaines multiples en utilisant des champs magnétiques. L'approche la plus évidente serait d'appliquer un champ magnétique dans la direction dans laquelle l'aimantation se déroule dans les minuscules nanofils. Cependant, cela s'est avéré inefficace, car il y a une perte de données. Mathias Kläui et son groupe ont pris une voie radicalement nouvelle. Ils ont décidé d'appliquer un champ magnétique pulsé perpendiculairement aux parois du domaine magnétisé dans le plan. Comme les chercheurs de Mayence l'ont découvert dans leur système modèle, il est possible de personnaliser les impulsions de champ asymétriques qui fournissent les forces orientées vers l'avant et vers l'arrière qui agissent sur les parois du domaine. Les données peuvent ainsi être déplacées à l'intérieur du support de stockage de manière contrôlée.

Les physiciens participants de l'Université de Mayence ont d'abord testé leur concept dans le contexte de simulations micromagnétiques, puis l'ont testé expérimentalement. Dans ce but, ils ont enregistré des images de l'arrangement magnétique dans les minuscules nanofils à l'aide de l'anneau de stockage d'électrons BESSY II du Helmholtz Center Berlin for Materials and Energy (HZB). Comme prévu par la simulation, ils ont observé un déplacement des parois du domaine dans une direction cohérente avec le modèle. Les scientifiques ont également calculé l'énergie qui serait nécessaire pour le mouvement de paroi de domaine observé expérimentalement et sont arrivés à la conclusion que la consommation d'énergie du système proposé serait assez rentable par rapport aux meilleurs composants actuellement disponibles.

« Les résultats sont très prometteurs. Nous supposons que le changement de paradigme nécessaire sera facilité par cette nouvelle approche et qu'il s'avérera possible de développer une méthode de mouvement synchrone efficace et contrôlé des parois de domaine dans les nanofils, " a déclaré Kläui. Cela ouvrirait la voie au développement de composants spintroniques non volatils de la prochaine génération, qui pourrait être utilisé dans une large gamme d'applications pour le stockage de données ainsi que des modules logiques et capteurs.