Барьеры на пути уменьшения размеров магнитной памяти могут рухнуть

Ученые из Стэнфордского университета и Национальной ускорительной лаборатории SLAC сделали первые прямые изображения, показывающие, что электрические токи могут течь вдоль границ между магнитными доменами материала, который обычно не проводит электричество. Результаты могут оказать серьезное влияние на магнитные устройства хранения памяти.

«Это может обеспечить более простой способ использования магнитного материала в качестве памяти, - говорит Эрик Юэ Ма (Eric Yue Ma), аспирант в лаборатории Чжи-Сюнь Шеня (Zhi-Xun Shen), профессора в SLAC и Стэнфорде, который руководил исследованием. - Сегодня при чтении магнитной памяти нужно преобразовать магнитные данные в электрические, как правило, с помощью нескольких слоев различных материалов. Но если у вас есть оба типа данных в самом материале, вы можете пропустить этот шаг».

Команда подала предварительную заявку на патент на концепцию использования этого явления для изготовления новых типов датчиков и очень стабильной высокоплотной памяти, которые потенциально могут выйти за пределы ограничений размера современных технологий. Они сообщили о результатах своего исследования в журнале Science.

Изучаемый ими материал, который был синтезирован исследователями из Токийского университета и Научно-исследовательского института RIKEN в Японии, является относительно новым – это сочетание неодима, иридия и кислорода. Это магнит, но не в общепринятом смысле. Хотя он состоит из микроскопических областей, или "доменов", где спины электронов выстраиваются и генерируют слабые магнитные поля, в этом случае все поля компенсируют друг друга. Таким образом, материал в целом имеет нулевую намагниченность и не будет удерживаться на дверях вашего холодильника.

Материал не проводит электричество, по крайней мере, обычным способом. Но теоретики постулировали и утверждали с 1950 г., что этот тип материала, известного в качестве магнитного изолятора, может проводить электрический ток вдоль границ между его магнитными доменами.

Группа проф. Шэня использовала технику, которую они изобрели, чтобы непосредственно получить изображения этих границ и показать, что они являются электропроводными – как если бы они были тонкими ленточками алюминиевой фольги, извивающимися сквозь изолирующую пластину стекла. Техника называется микроволновой импедансной микроскопией, или MIM. Она посылает микроволны вниз через кончик зонда, который находится в непосредственном контакте с материалом, и собирает микроволновые сигналы, которые отражаются обратно. Это позволяет измерять электрическое сопротивление материала в областях порядка 100 нанометров.
«Эта физика интересна и считалось, что она существует, но она оставалась неуловимой последние 60 лет, - сказал проф. Шень. - Теперь она наблюдалась прямо в этом эксперименте».

Иллюстрация электропроводных областей (синий) по границам магнитных доменов, в плотных гранулах материала, который обычно не проводит электричество. Этот тип проводимости постулировался десятилетия назад и теперь был впервые непосредственно отображен группой исследователей из Стэнфорда и SLAC

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365