Un equipo multinacional de investigadores de la Universidad de Tohoku e instituciones en el Reino Unido, Alemania y Suiza ha revelado los estados magnéticos de los giroides a nanoescala, nanoestructuras tridimensionales de red quiral. Los hallazgos agregan un nuevo sistema candidato para la investigación en el procesamiento de información no convencional y emergentefenómenos relevantes para la espintrónica.
Las matrices de nanoestructuras que interactúan ofrecen la capacidad de realizar propiedades materiales sin precedentes, ya que las interacciones pueden dar lugar a nuevos fenómenos "emergentes". En el magnetismo, estos fenómenos emergentes hasta ahora solo se han demostrado en 2D, en espirales artificiales y cristales magnónicosSin embargo, el progreso hacia la realización de "metamateriales" magnéticos, que podrían formar la base de dispositivos espintrónicos avanzados al mostrar efectos emergentes en 3D, se ha visto obstaculizado por dos obstáculos. El primero es la necesidad de fabricar bloques de construcción 3D complejos en dimensiones menores de 100nm comparable a las escalas magnéticas intrínsecas y el segundo es el desafío de visualizar sus configuraciones magnéticas.
Por lo tanto, el equipo de investigación decidió estudiar los girósidos magnéticos a nanoescala, redes 3D compuestas de 3 vértices conectados definidos por tríadas de puntales curvos parecidos a nanocables Figura 1. Los girósidos han atraído mucho interés, ya que a pesar de su complejidad, pueden autoensamblarseUna combinación de polímeros cuidadosamente formulada, que se puede usar como molde 3D o plantilla para formar nanoestructuras independientes Figura 2. A medida que los puntales se conectan para formar espirales, los girosides tienen una "mano" o quiralidad, y su forma se vuelve magnéticasistemas ideales para probar predicciones de nuevas propiedades magnéticas que emergen de la curvatura. Las mediciones de las propiedades ópticas de los girosides incluso mostraron que los girosides pueden tener propiedades topológicas, que junto con los efectos quirales son actualmente objeto de un intenso estudio para desarrollar nuevas clases de dispositivos espintrónicos.Sin embargo, los estados magnéticos que podrían existir en los giroides aún no se habían establecido, lo que lleva al presente estudio.
Los investigadores produjeron Ni 75 Fe 25 nano-giroides y doble-giroides formadas por un par de imágenes de espejo de girosides simples nanoestructuras con puntales de 11 nm de diámetro y una celda unitaria de 42 nm, a través de plantillas de copolímero de bloque y electrodeposición. Estas dimensiones son comparables al dominioanchos de pared y longitudes de onda de onda de giro en Ni-Fe. Luego tomaron imágenes de las nanopartículas giroideas con holografía de electrones fuera del eje, que podría mapear los patrones de magnetización y campo magnético disperso en y alrededor de los puntales de los girósidos con resolución espacial nanométrica. Análisis de los patronesCon la ayuda de simulaciones micromagnéticas de elementos finitos, se reveló un estado magnético muy complejo que es en general ferromagnético pero sin una configuración de equilibrio única Figura 3, lo que implica que un giroide magnético puede adoptar una gran cantidad de estados estables.
"Estos hallazgos establecen que los giroides magnéticos son candidatos de interés para aplicaciones como la computación de reservorios y la lógica de ondas de espín", dijo el autor principal Justin Llandro. "La investigación da un primer paso emocionante hacia los metamateriales magnéticos a nanoescala 3D que se pueden utilizar paradescubrir nuevos efectos emergentes y avanzar en la investigación fundamental y aplicada de la espintrónica "
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Materiales proporcionado por Universidad de Tohoku . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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