Čítanie magnetického poľa mení elektrický odpor v dôsledku magnetického poľa
Čítanie magnetických stĺpikov
Zmena elektrického odporu v dôsledku štruktúr magnetického víru
O najmenších magnetických víroch - takzvaných skyrmionoch - sa v súčasnosti hovorí ako o nádejných kandidátoch na bity v budúcich robustných a kompaktných médiách na ukladanie údajov.
Takéto exotické magnetické štruktúry bolo možné za posledných pár rokov na univerzite v Hamburgu zistiť v ultratenkých magnetických vrstvách a viacvrstvových systémoch, pretože sa už používajú v čítacích/zapisovacích hlavách pevných diskov a v magnetických snímačoch. Na čítanie skymmionov bol však predtým nevyhnutný iný magnet.
Teraz vedci z Hamburgskej univerzity a Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) preukázali, že detekcia oblohy je v zásade oveľa ľahšia, pretože elektrický odpor sa drasticky mení v štruktúrach magnetického víru. Pre budúce koncepty ukladania dát to sľubuje obrovské zjednodušenie výroby a aplikácie.
Stabilné víry v magnetických materiáloch (pozri obrázok) boli predpovedané pred viac ako 25 rokmi, ale experimentálne ich bolo možné dokázať iba pred niekoľkými rokmi. Objavenie takýchto skyrmionov v tenkých magnetických vrstvách a viacvrstvových vrstvách, ktoré sa už dnes používajú v mnohých technologických aplikáciách, a možnosť presunu týchto skyrmionov aj pri nízkych hustotách elektrického prúdu otvorila perspektívu ich použitia ako bitov v nových druhoch ukladania dát.
Spoločnosť pre článok
Témy v článku
Doteraz boli jednotlivé magnetické víry detegované buď elektrónovým mikroskopom, alebo meraním zmeny odporu pri kontakte tunela s magnetickou sondou. Vedci z univerzity v Hamburgu teraz dokázali pomocou skenovacieho tunelového mikroskopu preukázať, že odpor sa mení aj pri použití nemagnetického kovu na meranie.
„V našom experimente môžeme s atómovou presnosťou pohybovať kovovým hrotom po povrchu, a tak merať odpor skyrmionu v rôznych pozíciách,“ hovorí Christian Hanneken, doktorand zo skupiny profesora Rolanda Wiesendangera. To umožňuje detegovať lokálne závislú zmenu odporu v magnetickom víre. „Pozorovaná zmena odporu môže byť až 100-percentná a umožňuje tak ľahkú detekciu skyrmionov,“ ako hovorí Dr. Vysvetľuje Kirsten von Bergmann.
Spolu s teoretickými fyzikmi z univerzity v Kieli vedci dokázali vysvetliť, že zmena odporu v magnetickom víre je spôsobená nakláňaním magnetov atómovej tyče z jedného atómu na druhý (pozri obrázok). Čím väčší je uhol medzi susednými tyčovými magnetmi, tým viac sa mení elektrický odpor.
„Elektróny majú rotáciu, čo znamená, že interagujú s magnetickou štruktúrou,“ hovorí profesor Stefan Heinze z univerzity v Kieli. Keď sa elektróny pohybujú magnetickým vírom, cítia naklonenie medzi magnetmi atómovej tyče, čo spôsobí lokálnu zmenu odporu materiálu. „Tento efekt sme dokázali pochopiť pomocou komplexných numerických počítačových simulácií elektronických vlastností a vyvinúť jednoduchý model pre zmenu odporu,“ vysvetľuje doktorand Fabian Otte.
V budúcich aplikáciách by sa tento novoobjavený efekt mohol použiť na ľahké načítanie bitov skyrmion. Možnosť použitia akýchkoľvek kovových elektród značne uľahčuje výrobu a prevádzku nových úložných prvkov.
Pôvodná publikácia:
Elektrická detekcia magnetických oblohových prostriedkov tunelovaním nekolineárnou magnetorezistenciou, Christian Hanneken, Fabian Otte, André Kubetzka, Bertrand Dupé, Niklas Romming, Kirsten von Bergmann, Roland Wiesendanger a Stefan Heinze, Nature Nanotechnology, online publikácia od 05.10.2015, DOI: 10.1038/nnano.2015.218.