De magnetisatie van twee ferromagnetische lagen (rood en blauw) verandert door de onderlinge interactie. In plaats van antiparallel staan de spins loodrecht op elkaar (afbeelding: Reinoud Lavrijsen, TU/e).
Onderzoekers van Technische Universiteit Eindhoven en twee universiteiten in Duitsland en Zuid-Korea hebben ontdekt dat magnetische laagjes op een bijzondere manier op elkaar reageren. De vondst legt de basis voor snellere en betere geheugens in computers, met een grotere datacapaciteit.
Onderzoekers van Technische Universiteit Eindhoven en twee universiteiten in Duitsland en Zuid-Korea hebben ontdekt dat magnetische laagjes op een bijzondere manier op elkaar reageren. De vondst legt de basis voor snellere en betere geheugens in computers, met een grotere datacapaciteit. De onderzoeksresultaten zijn gepubliceerd in Nature Materials.
Opslagcapaciteit
We zijn tegenwoordig gewend om overal en altijd videos te streamen, audioboeken te downloaden op onze mobiele appraten en enorme hoeveelheden foto’s op te slaan op onze apparaten. De benodigde opslagcapaciteit groeit dan ook snel, en onderzoekers werken hard aan de ontwikkeling van nieuwe data-opslagmogelijkheden. Een optie is het zogenaamde ‘racetrack-memory’, een experimentele technologie waarbij data worden opgeslagen in nanodraadjes, in laagjes met een tegengestelde magnetische lading die domeinen worden genoemd.
Het onderzoeksteam van de TU/e, de Johannes Gutenberg-universiteit en het Peter Grunberg-instituut in Duitsland, en het Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technology en de Sogang University in Zuid-Korea, heeft ontdekt hoe ze deze racetrack-devices aanzienlijk kunnen verbeteren door in plaats van individuele domeinen driedimensionale spin-structuren te gebruiken.
Spin
Spin is een magnetische eigenschap van elektronen en andere fundamentale deeltjes, te vergelijken met een ingebouwde kompasnaald. Door de spin ontstaat een magnetisch moment, dat kan worden uitgelezen, en vervolgens kan worden gebruikt voor data-opslag. Door het gebruik van deze spinstructuren wordt de geheugenopslag aanzienlijk sneller en kan meer data worden opgeslagen.
Interactie
De onderzoekers konden aantonen dat tussen twee magnetische lagen met daartussen een neutrale, niet-magnetische laag een tot dusver onbekende interactie optreedt. Normaal zouden de spins in de ene laag parallel of antiparallel staan ten opzichte van de spins in de andere. Maar het bleek dat de spins loodrecht op elkaar staan.
Met deze doorbraak kunnen driedimensionale spinstructuren worden ontworpen die op lange termijn kunnen leiden naar nieuwe magnetische opslageenheden. De aangetoonde interactie is op dit moment nog niet sterk genoeg voor praktische toepassingen, maar het onderzoek gaat door.
Samenwerking
Het project is in 2014 opgestart binnen de onderzoeksgroep Physics of Nanostructures door dr. Dong-Soo Han, voormalig post-doc aan de TU/e, in samenwerking met prof. Henk Swagten.
Dr. Dong-Soo Han (foto: Reinoud Lavrijsen, TU/e).
De gebruikte materialen werden verstrekt door het NanoAccess-onderzoekslaboratorium aan de TU/e, en vervolgens verwerkt tot magnetische laagjes. De ontdekte interactie werd theoretisch verklaard door onderzoekers aan het Duitse Peter Grunberg-instituut, terwijl de Johannes Gutenberg-universiteit onderzoek heeft gedaan naar verschillende combinaties van veellagige materialen.
