En colaboración con colegas del Instituto Leibniz de Investigación de Materiales y Estado Sólido Dresden IFW y la Universidad de Glasgow, los físicos del centro de investigación alemán Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf HZDR están trabajando para producir nanoestructuras magnéticas de ingeniería y paraAdaptar las propiedades del material a nanoescala. Los científicos utilizan un microscopio especial en el Centro de haz de iones HZDR para lograr este objetivo. El haz de iones ultrafino de este microscopio es capaz de producir nanoimanes estables, dispuestos periódicamente en un material de muestra. El dispositivo también se puede utilizar paraoptimizar las propiedades magnéticas de los nanotubos de carbono. Los investigadores ahora informan sus hallazgos en dos artículos que se han publicado en pequeño .
"La sintonización magnética de materiales en el rango de nanómetros ofrece un gran potencial para la producción de componentes electrónicos de última generación. Seguimos varios enfoques con respecto a nuestras nanoestructuras magnéticas, todas las cuales implican el uso de haces de iones,"declararon los investigadores del HZDR, el Dr. Rantej Bali, el Dr. Kilian Lenz y el Dr. Gregor Hlawacek. Si, por ejemplo, un haz de iones se dirige a una aleación de hierro y aluminio no ferromagnético, puede desplazar unos pocos cientos de átomos.la aleación se reorganiza, lo que aumenta el número de átomos de hierro magnéticos adyacentes. Como resultado, se forma un imán en las proximidades del sitio de bombardeo. Este enfoque permitió a los investigadores grabar nanomagnets localmente en películas delgadas de un material que originalmente no eraferromagnético.
El trastorno induce la incorporación de nanoimanes
En su último trabajo, los científicos del HZDR demuestran que el trastorno inducido por el haz de iones también aumenta el volumen de la estructura reticular subyacente, aunque no de manera uniforme en todas las direcciones espaciales. La distorsión reticular también afecta el comportamiento magnético. Por ejemplo, enuna banda magnética alargada, se espera que la magnetización se alinee a lo largo del eje largo, como suele ser el caso en un imán de barra convencional. Sin embargo, debido a la distorsión de la red en los nanoimanes integrados, también se observan componentes de magnetización transversal. El efecto neto esque los momentos magnéticos tienden a "doblarse" lejos de la longitud del imán de manera periódica. Estos dominios magnéticos periódicos y estables también pueden formarse de manera confiable en imanes curvos, y pueden encontrar aplicaciones en sensores magnéticos miniaturizados, por ejemplo.
En el microscopio de iones de helio HZDR, los físicos utilizaron gases nobles para producir haces de iones extremadamente delgados, y por lo tanto muy precisos. "El diámetro de nuestro haz de iones es de unos pocos átomos de ancho", explicó Gregor Hlawacek, quiencoordina los experimentos en el microscopio de iones de helio. "Dependiendo de qué gas noble se use, podemos modificar las propiedades del material irradiado o cambiar su morfología eliminando átomos". A pesar de su nombre, el microscopio de iones de helio no es sololimitado al uso de helio. En sus últimos experimentos, los investigadores utilizaron neón, que es más pesado que el helio, y por lo tanto tiene un mayor impacto en el material a modificar. La cooperación con la Universidad de Glasgow también permitió a los científicos del HZDR utilizar elmicroscopio electrónico de transmisión ubicado en su Cátedra de Física de Materiales y Materia Condensada.
Los experimentos de Rantej Bali involucraron el uso de un haz de iones de neón como un lápiz magnético de escritura: "El haz de iones permite que se produzcan nanoestructuras magnéticas en cualquier forma, que se incrustan en el material y se definen únicamente por sus propiedades magnéticas y cristalográficas".declaró Bali, resumiendo los resultados de su investigación previa, realizada en el HZDR dentro de un proyecto DFG.
Usando iones de neón para recortar materiales
Kilian Lenz, por otro lado, utiliza el método de manipulación focalizada del haz de iones para optimizar las propiedades deseables del material al cambiar la geometría de la nanoestructura misma. El haz de iones de neón utilizado tiene un diámetro de solo dos nanómetros. En el sitio del bombardeo,las irregularidades en el material, o simplemente los bordes del material, se eliminan en la misma dimensión ". Examinamos esto usando nanotubos de carbono que contienen un núcleo de hierro magnético casi cilíndrico. La estructura y la geometría de estos nanotubos se pueden optimizar recortando en el microscopio de iones de helio,"declaró Lenz, describiendo el proceso.
Se utiliza un micro manipulador para separar un solo tubo, con un diámetro de 70 nanómetros y una longitud de 10 micrómetros, y para colocarlo en un microresonador para la medición ". Es un proceso extremadamente elaborado del que el equipoEl Instituto Leibniz para la Investigación de Materiales y Estado Sólido Dresden ha desarrollado para nosotros ", explicó Lenz. La combinación única de cortes utilizando el haz de iones enfocado y las mediciones de la resonancia ferromagnética del núcleo de hierro permite a los investigadores, dirigidos por Lenz, arrojar luzen una estructura magnética casi perfecta para revelar las propiedades del núcleo de hierro en el nanotubo.
Tales métodos para la manipulación dirigida de las propiedades del material nanomagnético utilizando haces de iones enfocados continuarán siendo explorados en el Instituto de Investigación de Física y Materiales del Haz Iónico del HZDR en el futuro. Los científicos creen que su método y los materiales sintonizados que produce tienen elpotencial para lograr avances en aplicaciones espintrónicas y en la fabricación de dispositivos de detección innovadores o medios de almacenamiento.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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