Une équipe de scientifiques internationaux dirigée par des chercheurs du CUNY Advanced Science Research Center (ASRC) et du Politecnico de Milan en Italie a démontré une nouvelle approche pour concevoir des nanomotifs magnétiques entièrement reconfigurables dont les propriétés et les fonctionnalités peuvent être programmées et reprogrammées à la demande.
La méthode—publiée dans Nature Nanotechnologie et dirigé par Elisa Riedo, Professeur de Physique à l'Initiative Nanosciences de l'ASRC, et Riccardo Bertacco, un professeur du Politenico de Milan - est basé sur la lithographie par sonde à balayage thermique et utilise une nano-pointe chaude pour effectuer un chauffage et un refroidissement de champ hautement localisés dans des films minces antiferromagnétiques et ferromagnétiques. La pointe chaude est ensuite utilisée pour aligner les spins dans le matériau dans n'importe quelle direction souhaitée avec une résolution à l'échelle nanométrique.
"La technique proposée est simple et combine la pleine réversibilité et la stabilité du biais d'échange, comme le même modèle peut être écrit et réinitialisé plusieurs fois, avec la résolution et la polyvalence de la lithographie par sonde à balayage, " dit Riedo. " En particulier, ce travail démontre comment la lithographie par sonde à balayage thermique gagne du terrain en tant que méthode de nanofabrication clé pour la prochaine génération de nanodispositifs, de la détection biomédicale à la sprintronique."
Cette approche offre aux chercheurs la possibilité de contrôler le magnétisme à l'échelle nanométrique comme jamais auparavant. Les auteurs ont utilisé cette méthode pour fabriquer des canaux où les ondes de spin peuvent se propager. Les ondes de spin sont une réorganisation se propageant de l'aimantation dans un matériau. Une nouvelle génération de dispositifs de calcul et de détection peut être fabriquée sur la base de la propagation des ondes de spin au lieu du courant électrique plus conventionnel.
Bertacco a noté que ces découvertes permettront le développement de nouveaux métamatériaux avec des propriétés magnétiques finement réglées, ainsi que des architectures de dispositifs informatiques reconfigurables.
« La création de structures à haute réponse aux champs magnétiques externes est tout aussi prometteuse, car ils peuvent être utilisés comme capteurs dans de nouvelles architectures de dispositifs spintroniques, ", a-t-il déclaré. "Le marché cible potentiel de ces appareils est extrêmement vaste, en particulier avec l'avènement de l'ère de l'Internet des objets, dans lequel chaque objet a un besoin croissant de capteurs intégrés et de capacité de calcul."
Edoardo Albisetti, associé de recherche postdoctoral au Politecnico de Milan et premier auteur de l'article, a déclaré que la nouvelle méthode de structuration des nanostructures magnétiques donne aux chercheurs un contrôle accru.
"Jusque là, la structuration des nanostructures magnétiques a été principalement réalisée par des modifications structurelles ou chimiques irréversibles, " dit Albisetti. " Au contraire, en utilisant cette nouvelle méthode de lithographie par sonde à balayage magnétique assistée thermiquement (tam-SPL), les nanomotifs magnétiques sont entièrement reconfigurables et obtenus sans modifier la chimie et la topographie du film."
La capacité à dessiner de nouveaux matériaux métamagnétiques ouvre la voie au développement de dispositifs innovants de traitement de l'information basés sur des cellules logiques ainsi que sur la propagation et la manipulation d'ondes de spin dans des structures magnéniques.
