Para peneliti telah mengembangkan metode untuk membuat dan menstabilkan tekstur putaran kompleks, seperti pusaran radial, menggunakan struktur superkonduktor dan cacat permukaan. Kemajuan ini dapat berdampak signifikan pada spintronik dengan memungkinkan penggunaan berbagai bahan feromagnetik dan meningkatkan penyimpanan data dan operasi logika dengan konsumsi daya yang lebih rendah. Kredit: SciTechDaily.com
Sebuah tim di HZB telah menyelidiki metode baru dan sederhana di BESSY II yang dapat digunakan untuk membuat pusaran magnetik radial yang stabil dalam film tipis magnetik.
Pada beberapa material, putaran membentuk struktur magnetik kompleks dalam skala nanometer dan mikrometer di mana arah magnetisasi berputar dan melengkung sepanjang arah tertentu. Contoh struktur tersebut adalah gelembung magnet, skyrmion, dan pusaran magnet.
Spintronics bertujuan untuk memanfaatkan struktur magnetik kecil tersebut untuk menyimpan data atau melakukan operasi logika dengan konsumsi daya yang sangat rendah, dibandingkan dengan komponen mikroelektronik yang dominan saat ini. Namun, pembentukan dan stabilisasi sebagian besar tekstur magnetik ini terbatas pada beberapa bahan dan dapat dicapai dalam kondisi yang sangat spesifik (suhu, medan magnet…).
Pendekatan Baru
Kolaborasi internasional yang dipimpin oleh fisikawan HZB Dr Sergio Valencia kini telah menyelidiki pendekatan baru yang dapat digunakan untuk membuat dan menstabilkan tekstur putaran kompleks, seperti pusaran radial, dalam berbagai senyawa. Dalam pusaran radial, magnetisasi mengarah atau menjauh dari pusat struktur. Konfigurasi magnetik jenis ini biasanya sangat tidak stabil. Dalam pendekatan baru ini, vortisitas radial dibuat dengan bantuan struktur superkonduktor sementara stabilisasinya dicapai dengan adanya cacat permukaan.
Tim yang dipimpin oleh Sergio Valencia menganalisis sampel dengan mikroskop elektron fotoemisi menggunakan XMCD di BESSY II. Gambar menunjukkan tekstur putaran yang selaras secara radial dalam sampel bulat dan persegi yang terdiri dari bahan feromagnetik di pulau superkonduktor YBCO. Panah putih menunjukkan sinar X-ray yang datang. Kredit: © HZB
Pulau YBCO Superkonduktor
Sampel terdiri dari pulau-pulau berukuran mikrometer yang terbuat dari superkonduktor suhu tinggi YBCO tempat diendapkannya senyawa feromagnetik. Saat mendinginkan sampel di bawah 92 Kelvin (-181 °C), YBCO memasuki keadaan superkonduktor. Dalam keadaan ini, medan magnet luar diterapkan dan segera dihilangkan. Proses ini memungkinkan penetrasi dan penyematan kuanta fluks magnet, yang pada gilirannya menciptakan medan nyasar magnet. Medan liar inilah yang menghasilkan mikrostruktur magnetik baru di lapisan feromagnetik di atasnya: putaran memancar secara radial dari pusat struktur, seperti pada pusaran radial.
Peran Cacat
Saat suhu meningkat, YBCO berpindah dari superkonduktor ke keadaan normal. Jadi medan nyasar yang diciptakan oleh pulau-pulau YBCO menghilang, begitu pula pusaran radial magnetiknya. Namun para peneliti dan kolaborator HZB telah mengamati bahwa adanya cacat permukaan mencegah hal ini terjadi: vortisitas radial sebagian mempertahankan keadaan tercetak, bahkan ketika mendekati suhu ruangan.
“Kami menggunakan medan magnet yang dihasilkan oleh struktur superkonduktor untuk mencetak domain magnet tertentu pada feromagnet yang ditempatkan di atasnya, dan cacat permukaan untuk menstabilkannya. Struktur magnetiknya mirip dengan skyrmion dan menarik untuk aplikasi spintronik,” jelas Valencia.
Geometri Penting
Pusaran-pusaran kecil yang tercetak berdiameter sekitar 2 mikrometer, sekitar sepuluh kali ukuran skyrmion pada umumnya. Tim mempelajari sampel dengan geometri melingkar dan persegi dan menemukan bahwa geometri melingkar meningkatkan stabilitas vortisitas radial magnetik yang tercetak.
“Ini adalah cara baru untuk membuat dan menstabilkan struktur tersebut dan dapat diterapkan pada berbagai bahan feromagnetik. Ini adalah prospek baru yang bagus untuk pengembangan lebih lanjut spintronik superkonduktor,” kata Valencia.
Referensi: “Ketergantungan Ukuran dan Stabilitas Suhu Tinggi Tekstur Magnetik Pusaran Radial yang Dicetak oleh Superkonduktor Stray Fields” oleh David Sanchez-Manzano, Gloria Orfila, Anke Sander, Lourdes Marcano, Fernando Gallego, Mohamed-Assaad Mawass, Francesco Grilli, Ashima Arora, Andrea Peralta, Fabian A. Cuellar, Jose A. Fernandez-Roldan, Nicolas Reyren, Florian Kronast, Carlos Leon, Alberto Rivera-Calzada, Javier E. Villegas, Jacobo Santamaria dan Sergio Valencia, 2 April 2024, Bahan & Antarmuka Terapan ACS.
DOI: 10.1021/acsami.3c17671
RisalahPos.com Network
Related posts
# PARTNERSHIP
