纳米级上的漩涡可以乘以磁记忆

在先进的光源,伯克利实验室科学家加入国际团队,以控制磁性纳米专用的旋转方向

“我们在2009年为小工具花了15%的家庭能源,我们一直在购买更多的小工具,”美国能源劳伦斯伯克利国家实验室(Berkeley Lab)的Peter Fischer说。菲舍尔让你知道,虽然它是科学的好奇心,激发了他在实验室的先进光源(ALS)上的研究,但他打算帮助解决压迫问题。

“我们现在正在努力的事情可以使这些小工具更好地表现数百次,而且也有百倍的节能,”材料科学院的员工科学家Fischer说。作为X射线光学中心的主要调查员,他领导了Als Beamline 6.1.2,他专门研究磁性研究。

Fischer最近为Brno技术大学Vojtĕchuhlíć领导的团队提供了捷克共和国的磁性录音中心的团队,并在加利福尼亚大学,圣地亚哥的磁记录研究中心。来自伯克利实验室的研究人员使用了BeamLine 6.1.2的独特功能来推进磁记忆中的新概念。

“磁记忆是大多数电子设备的核心,”费舍尔说,“以及科学家的角度来看,磁性是关于控制电子旋转。”

磁存储器以离散单元存储的信息存储位,其电子旋转并联排列,指向一种方式或相对,以表示一个或零。什么费舍和他的同事提议是多维特存储,其中每个单位都有四个州而不是两个州,可以存储两倍的信息。

钥匙是磁性涡旋 - 磁场的漩涡 - 仅限于小型金属磁盘的直径几亿米(纳米)。电子旋转正在寻求尽可能低的能量;旋转在反对方向,反平行,成本能量方面的旋转。因此,电子排列在圆盘周围的顺时针或逆时针指向圆的所有旋转。

然而,在涡旋的核心中,在圆圈变小和较小且邻居的旋转不可避免地对准反平行时,它们倾向于将平面倾斜,向上或向下指向。

“所以,每个磁盘都有四个位而不是核心的两个左或右循环,但必须能够控制每个独立的方向,”Fischer说。

升级,下降和周围 - 控制

应用强大,稳定的外部磁场可以逆转核心极性,但实用的设备无法容忍强大的字段,它们需要更快的开关。 ALS的以前的研究人员发现,在纳米盘的平面中具有弱振荡磁场,它们可以迅速向核心迅速推出其中心位置并获得相同的结果。

“而不是一个静态字段,你掀起它,”Fischer解释道。由于核心从盘的中心推开,连续的磁波 - 旋转方向的变化 - 将核心快速移动,直到其极性翻转到相反的方向。

该团队使用ALS BeamLine 6.1.2首次示范,类似方法可以控制磁涡旋的圆形度。

在这种情况下,“WIggle”将核心驱动到磁盘的边缘。一旦被驱逐出来,涡流坍塌和改革,旋转指向相反的方向:顺时针而不是逆时针,反之亦然。

Beamline 6.1.2专门从事磁性态源X射线传输显微镜,这使得研究人员能够直接图像的电动和磁性脉冲的火车的强度和持续时间影响涡旋的圆形度。他们发现控制取决于磁盘的几何形状。

磁盘一直逐渐变细,斜切断它们的顶表面,用于加速核心,一旦它开始移动就会加速。但厚度和直径是重要因素:磁盘越小,越好。

“厚”磁盘(30纳米)直径超过千纳米的斜率是懒惰的,采用三个以上的纳秒来切换圆形。但是磁盘仅有20纳米厚,100纳米可以在少于半纳秒的少于半纳秒内切换方向。

在四价多白比率变得实用之前,可以控制极性,可以控制极性,并且可以控制圆形,但到目前为止他们无法同时控制。这样做的计划都在作品中。

纳米级上的漩涡可以乘以磁记忆“这是可能的应用程序的科学依据,”费舍说。 “我们已经在寻找控制温度和电压旋转的方法,以及如何完全从电荷电流旋转,甚至以换句话说,将纳米多士链接耦合到构建逻辑器件 - 而不是用于内存,而是用于计算。”

在Fischer的看法中,ALS的软X射线显微镜工具在磁性研究中的杆位置处于杆位。 “除了X射线显微镜之外的任何方法可以提供类似的全面信息,以识别磁性材料并以纳米级上的磁性状态的最快动态。我们拥有的仪器是独一无二的,全球涡旋社区服务。“

Doe的科学办公室支持ALS,并与欧洲区域发展基金和捷克共和国的拨款机构提供支持这项研究。



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