Ученые ДВФУ модернизировали нанопроволоки-медузы, впервые создав их из двух слоев разных металлов: кобальта и никеля. Они также изучили поведение намагниченности в таких проволоках, описали магнитные взаимодействия между ними и впервые сумели измерить сопротивление одиночной нанопроволоки, пропустив через нее электрический ток. Исследование приближает к созданию нового поколения магниторезистивной памяти. Работа поддержана грантом РНФ, а результаты опубликованы в журнале Materials Today Nano.
Нанопроволоки-медузы — крошечные магнитные структуры, которые возможно использовать для создания компьютерной памяти. Ближайший аналог — широко используемые сегодня жесткие диски (HDD), но с гораздо более сложной физикой процесса записи и чтения информации. О новой разработке рассказал корреспонденту «Научной России» автор исследования, доцент Департамента общей и экспериментальной физики ИТПМ ДВФУ Алексей Юрьевич Самардак:
«Намагничивая области нанопроволоки в одну или другую сторону, возможно записывать на ней информацию. Благодаря тому, что это крошечные структуры, в устройстве можно разместить очень много таких элементов и записать на каждом из них большое количество битов информации. В отличие от современных HDD, записанная информация будет более стабильна, а сам процесс записи и чтения пройдет в 1000 раз быстрее. Записывать и считывать данные предлагается путем пропускания тока через единичные структуры нанопроволок, что мы и сделали в последней работе. Это шаг от фундаментальных исследований к созданию реальных устройств», — рассказал А.Ю. Самардак.
Наноструктуры, созданные специалистами ДВФУ, представляют собой «голову» диаметром около 300 нм, из которой выходят длинные тонкие «ножки» диаметром порядка 100 нм. При этом ученые впервые создали нанопроволоки, в одной части которых находится кобальт, а в другой никель. Поведение намагниченности у кобальта и никеля различается: если в никеле она выстраивается вдоль стержня, то в кобальте стремится развернуться перпендикулярно ему. На основе этого эффекта возможно проектировать устройства магнитной памяти.
«Ключевая часть последних исследований касается магнитных взаимодействий между нанопроволоками: эксперименты показали, что кобальт оказывает менее сильное влияние, чем ожидалось. Поле взаимодействия в никель-кобальтовых нанопроволоках составляет примерно 700 эрстед, а в нанопроволоках из чистого никеля 1090 эрстед. Мы наблюдали такой эффект и в экспериментах с другими образцами, но в последней работе уделили особое внимание. Снижение поля магнитного взаимодействия важно в ситуации, когда в устройство плотно упаковывается множество запоминающих ячеек. Чем меньше поле взаимодействия, тем меньшее влияние они будут оказывать на соседей. Это повышает стабильность устройств», —отметил А.Ю. Самардак.
В последующих работах ученые будут дальше модифицировать систему, создавая сегментированные нанопроволоки из различных материалов. Это позволит повысить стабильность структур и упростить процесс записи информации. А в более отдаленной перспективе специалисты планируют пропустить через одиночную наноструктуру спин-поляризованный ток, что позволит приблизить подобные системы к потенциальному применению в виде магниторезистивной памяти.
Новость подготовлена при поддержке Министерства науки и высшего образования РФ
Фото: Пресс-служба ДВФУ
