非晶材料新性质:科学家发现无序磁性材料中存在有序磁模式

材料科技在线2020-11-20 16:09:52

近日,一组来自能源部劳伦斯•伯克利国家实验室的科学家们证实了“手性”这种特殊性质,在具有无序结构的纳米级厚的多层材料样品中,这种特殊性质可能以新的方式传输和存储数据。


科学家们希望,这些特性可以通过促进自旋电子学来实现更快、更小和更可靠的数据存储,自旋电子学的一个方面是利用自旋电流来操纵域和域壁。自旋电子驱动的装置在消耗更少的功率情况下可以产生比传统装置更少的热量。


科学家们希望控制手性来控制磁畴,类似于右利手或左利手,并像传统的计算机存储器一样传递0和1。


现代计算机电路通常使用基于晶体形式的硅晶片,其具有规则有序的结构。在这项最新的研究中,实验中使用的材料样品是无定形或非晶态的,这意味着它们的原子结构是无序的。


然后,科研小组致力于确定元素的正确厚度、浓度和分层以及其他因素,从而优化这种手性效应的相关研究。


Streubel指出:“非晶材料尽管结构混乱,但也可以制造出来,从而可以克服自旋电子学应用中晶体材料的一些局限性。我们想研究那些在工业应用中更容易制造得复杂材料。”


分子铸造公司国家电子显微镜中心采用洛伦兹显微镜技术为解析自旋织构的磁畴特性提供了所需的几十纳米分辨率。


Peter Fischer指出,像使用电子束和X射线这种越来越精确、高分辨率的实验技术为科学家探索缺乏明确结构的复杂材料提供了保证。


Peter Fischer称,即将问世的下一代电子和X射线探针,将使科学家们能够直接在原子分辨率级别观察到在飞秒(即数十亿分之一秒)时间尺度下材料界面发生的磁转换。


Streubel补充道:“这是一项非常深入的研究,几乎涉及所有需要的方面。每一件事都具有挑战性。”洛伦兹显微术的结果被输入到由Streubel定制的数学算法中,以识别畴壁类型和手性。另一个挑战是使用称为溅射的常规技术优化样品生长从而实现手性效应。


研究小组还希望,他们的研究工作有助于推动与自旋轨道电子相关的研发,在这些研究中,被称为skyrmions的“拓扑保护”(稳定和弹性)自旋纹理有可能取代材料中微小畴壁的传播,并实现比传统设备更小、更快的计算设备和更低的功耗。


文章来自Nanowerk News,原文题目为Non-crystal clarity: Scientists find ordered magnetic patterns in disordered magnetic material,由材料科技在线汇总整理。



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