التبديل المغناطيسي توقع في وقت قياسي

يحاكي الباحثون طريقة جديدة

يُظهر تسلسل الصورة من أعلى اليسار إلى أسفل اليمين انعكاس لب دوامة مغناطيسية: تشكيل زوج دوامة (أعلى اليمين) وانقراض دوامة أصلية واحدة من دوامات جديدة (أسفل اليسار ووسط). تشير الأسهم إلى اتجاه مغنطة على السطح. عند نقاط العبور للشرائط الحمراء والزرقاء توجد نوى الفقرات والفقرات. يظهر اللون اتجاه مغنطة النوى: البرتقالي يعني "أعلى" ، الأخضر يعني "أسفل". © Forschungszentrum يوليش
قراءة بصوت عال

اكتشف العلماء طريقة جديدة لعكس الهياكل المغناطيسية بسرعات قياسية من خلال نبض المجال المغناطيسي الخارجي. كما أبلغ الباحثون في العدد الحالي من مجلة "Physical Review Letters" ، فإنهم يأملون في التطبيقات المستقبلية لتخزين سريع للغاية للبيانات.

في مغناطيس صغير على شكل قرص لا يزيد حجمه عن مليون متر ، يمكن أن يتحول المغنطة تلقائيًا إلى دوامة. تذكرنا هذه الدوامات بالظواهر اليومية ، مثل تصريف المياه من خلال صنبور ، أو التيارات الهوائية في الإعصار.

أيضا ، الدوامات المغناطيسية لها مركز ، ما يسمى "الأساسية" ، التي يبلغ قطرها حوالي عشرة نانومتر أو أقل من 100 ذرة. في قلب الدوامة ، يتم توجيه المغناطيسية بشكل عمودي على مستوى الدوامة ويشير إلى أعلى أو لأسفل. ونتيجة لذلك ، تعد هذه الهياكل مناسبة من حيث المبدأ للتطبيقات مثل ذكريات البيانات الثنائية ، والأهم من ذلك أن اتجاه المغنطة مستقر للغاية.

المسؤول عن الاستقرار العالي هو أقوى قوة تحدث في مثل هذه المغناطيسات ، والتي يطلق عليها "تفاعل التبادل". إذا تم استخدام هذه القوة الداخلية ، يتم حساب فيزيائيي الحالة الصلبة Jülich ، فمن الممكن عكس اتجاه مغنطة اللب دون استخدام حقول مغناطيسية قوية للغاية.

مع انعكاسات محاكاة الكمبيوتر على المسار

باستخدام أحدث تقنيات المحاكاة الحاسوبية ، أظهر العلماء من معهد أبحاث الحالة الصلبة (IFF) في مركز الأبحاث يوليش وريكاردو هيرتل ، إلى جانب زملاء من معهد ماكس بلانك في شتوتغارت ، طريقة لإعادة وضع النوى المغناطيسية بنبضات مغناطيسية قصيرة وقصيرة جدًا. تسبب هذه النبضات عمليات داخل الأقراص المغناطيسية ، حيث يكون تفاعل التبادل جزءًا حاسمًا. عرض

لأن قوتها تضمن أقصى سرعة: "إن أهم نتيجة لدراستنا هي أنه حتى النبض المغنطيسي الذي يبلغ خمسة مليارات فقط من مدة المللي ثانية يكفي لعكس اتجاه مغنطة النواة - وهذا أسرع بنحو 100 مرة من أسرع معالج كمبيوتر" ، هيرتل سعيد. "النبض يشوه الهيكل المغناطيسي للقرص لدرجة أنه يخلق زوج دوامة إضافي. يتكون هذا الزوج من دوامة جديدة ونظيرها ، ما يسمى دوامة المضادة. ثم تنطفئ الدوامة الأصلية والمضادة للدوامة الجديدة بحيث تبقى فقرة واحدة فقط. يشير جوهرها إلى الأسفل عندما يشير المغناطيسية الأصلية إلى الأعلى ، والعكس صحيح ".

كيف تنشأ الدوامات؟

تمت دراسة تفاصيل هذه العمليات من قبل الباحثين J lich في العمل السابق. على سبيل المثال ، لقد أظهروا أن تفاعل التبادل هو القوة الدافعة وراء تشكيل وانقراض الدوامات. "في دراسة محاكاة ، وصفنا مؤخرًا بالتفصيل ديناميات الدوران والقضاء على الدوامة. ويوضح سيباستيان غيليجا ، طالب الدكتوراه في مجموعة هيرتل ، أن هذه العملية الأساسية في علم النانو ما زالت غير مكتشفة حتى ذلك الحين. هذه هي آلية الانعكاس الأكثر تعقيدًا المعروفة حاليًا في هذا المجال.

بالإضافة إلى السرعة العالية ، تجدر الإشارة أيضًا إلى أن العمليات تتم تلقائيًا: لا يتسبب المجال المغناطيسي الخارجي إلا في حدوث اضطراب في الهيكل المغناطيسي الداخلي ، وتتم عملية إعادة الهيكلة المعقدة تلقائيًا أثناء التثبيت اللاحق. "إن النتائج التي توصلنا إليها تمثل تقدماً واعداً نحو تخزين بيانات مغناطيسية أسرع وأكثر إحكاما" ، يؤكد البروفيسور كلاوس م. شنايدر ، مدير IFF.

(idw - Forschungszentrum J lich، 16.03.2007 - DLO)