Nova tècnica per visualitzar ones acústiques superficials i els seus efectes en materials nanomagnètics
Investigadors del Departament de Física de la Matèria Condensada han participat en el desenvolupament d'una nova tècnica experimental que permet d'utilitzar ones acústiques superficials per millorar l'emmagatzematge i el processament de dades. Els investigadors de la UB Joan Manel Hernández, Sergi Lendínez i Nahuel Statuto han treballat juntament amb experts del sincrotró ALBA i de l'Institut de Ciència de Materials de Barcelona, en col·laboració amb l'Institut Paul Scherrer (Suïssa), la Universitat Johannes Gutenberg de Magúncia i l'Institut Paul Drude (tots dos a Alemanya).
Un dels mètodes que sʼestà investigant avui en dia per modificar les propietats magnètiques dels materials, i millorar així l'emmagatzematge i el processament de dades de diferents dispositius, es basa en la deformació elàstica del material magnètic.
Investigadors del Departament de Física de la Matèria Condensada han participat en el desenvolupament d'una nova tècnica experimental que permet d'utilitzar ones acústiques superficials per millorar l'emmagatzematge i el processament de dades. Els investigadors de la UB Joan Manel Hernández, Sergi Lendínez i Nahuel Statuto han treballat juntament amb experts del sincrotró ALBA i de l'Institut de Ciència de Materials de Barcelona, en col·laboració amb l'Institut Paul Scherrer (Suïssa), la Universitat Johannes Gutenberg de Magúncia i l'Institut Paul Drude (tots dos a Alemanya).
Un dels mètodes que sʼestà investigant avui en dia per modificar les propietats magnètiques dels materials, i millorar així l'emmagatzematge i el processament de dades de diferents dispositius, es basa en la deformació elàstica del material magnètic.
En aquesta línia, una manera de produir canvis ràpids de deformació —fins a lʼescala dels subnanosegons— i, per tant, induir canvis de magnetització, és utilitzar ones acústiques superficials (SAW), que són ones de deformació. Aquestes ones funcionen d'una manera similar a com ho fa l'ona que propaga la deformació al llarg d'una barra de ferro que ha estat colpejada amb un martell en un dels seus extrems. Una ona acústica superficial propaga una deformació però només en la capa superficial, tal com ho fan les ones a l'oceà. En els materials piezoelèctrics, és a dir, que sʼexpandeixen o contrauen en aplicar-hi un voltatge, aquestes ones es poden generar a partir de camps elèctrics oscil·lants.
Els investigadors han desenvolupat una nova tècnica experimental per visualitzar quantitativament les ones acústiques superficials i utilitzar-les per modificar la magnetització de nanoelements magnètics sobre la capa superficial d'un cristall.
Propietats magnètiques, fotograma a fotograma
L'experiment es va dur a terme a la línia de llum CIRCE del sincrotró ALBA, utilitzant el microscopi de fotoemissió (PEEM), una eina d'avantguarda per a l'anàlisi de capes fines, superfícies i intercares, així com propietats magnètiques de nanomaterials. Els investigadors van preparar quadrats magnètics dipositats sobre un cristall piezoelèctric. Utilitzant com a referència el senyal de temps dels acceleradors del sincrotró ALBA, es van sincronitzar el senyal de lʼona i els polsos de llum de sincrotró. Aquest sistema va permetre que els investigadors enregistressin imatges (fotogrames) de la mostra quan l'ona passava a través dʼella, donant la possibilitat d'estudiar amb detall els processos ràpids que ocorren a 500 MHz (500 milions de vegades per segon).
Els resultats van mostrar que els quadrats magnètics van canviar les seves propietats sota l'efecte de les ones, ampliant o encongint els dominis magnètics en funció de la fase de lʼona. Curiosament, la deformació no té efecte instantàniament, sinó que hi ha un retard entre l'ona i els canvis magnètics.
Comprendre com es poden modificar les propietats magnètiques en una escala de temps ràpid és clau per dissenyar dispositius eficients en el futur. A més, aquest sistema també es podria fer servir per a altres àrees, com la manipulació de nanopartícules i cèl·lules, o el control de reaccions químiques.
Referència de l'article
M. Foerster, F. Macià, N. Statuto, S. Finizio, A. Hernández-Mínguez, S. Lendínez, P. Santos, J. Fontcuberta, J. M. Hernàndez, M. Kläui, L. Aballe. «Direct imaging of delayed magneto dynamic modes induced by surface acoustic waves». Nature Communications, setembre de 2017. Doi: 10.1038/s41467-017-00456-0