非常小的磁性纳米结构 隐形斗篷成像

在磁数据存储的新概念中，它旨在在芯片结构中来回发送小磁位，将它们密集存储并稍后读出。当试图产生特别微小的位时，磁杂散场会产生问题。现在，Max Born Institute(MBI)，麻省理工学院(MIT)和DESY的研究人员能够在磁性结构上设置“隐形斗篷”。以这种方式，可以以允许小而可移动的比特的方式减少磁杂散场。

对于物理学家来说，磁性与原子中电子的旋转运动密切相关。围绕原子核以及它们自身轴周围的轨道，电子产生原子的磁矩。与磁矩相关的磁杂散场是我们从例如我们用于在钉板上固定音符的条形磁铁所知道的属性。它也是磁杂散场，用于从磁性硬盘驱动器读取信息。在今天的硬盘中，单个磁性钻头的尺寸约为15 x 45纳米，其中大约1,000,000,000,000个适合印章。

用于磁性存储数据的新颖概念的一个愿景是通过电流脉冲在存储器芯片中来回发送磁性位，以便将它们存储在芯片中的合适位置并稍后检索它们。这里，磁杂散场有点诅咒，因为它可以防止比特变得更小，以便更加密集地封装信息。另一方面，杂散场下面的磁矩需要能够移动结构。

研究人员现在能够在磁性纳米结构上放置一个“隐形斗篷”并观察这些结构可以达到的小和多快。为此，将具有相反电子旋转的不同原子元素组合在一种材料中。通过这种方式，磁杂散场可以减少甚至完全消除 - 然而，单个原子仍然带有磁矩但是一起出现隐形。

尽管有这种隐形，科学家们仍能够对这些微小的结构进行成像。通过X射线全息术，他们能够选择性地仅使其中一个构成元素的磁矩可见 - 这样，即使是隐形斗篷，也可以记录图像。

显而易见的是，对隐形斗篷强度的微调允许同时满足两个目标，这两个目标对于数据存储中的潜在应用是重要的。“在我们的图像中，我们看到非常小的磁盘状磁性结构，”MBI的Bastian Pfau博士说。“我们观察到的最小结构的直径只有10纳米。” 如果可以使用这种结构对数据进行编码，那么今天的硬盘驱动器的信息密度可能会显着增加。此外，在其他测量中，研究人员意识到适当的隐形位可以通过短电流脉冲特别快地移动 - 这是在存储器件中实际使用的重要特性。麻省理工学院实验室的速度高于每秒1公里。

“这可能是量子物理学的结果，”MBI的Stefan Eisebitt教授解释道。“围绕原子核的电子轨道对磁矩的贡献只是电子围绕其自身轴旋转的贡献的一半。” 当在一种材料中将不同的原子类型与这种旋转的不同方向和强度组合时，可以取消系统的总旋转 - 物理学家谈论总角动量 - 同时仍然保持小的磁矩。由于角动量在通过电流脉冲移动结构时导致阻力，因此该方法允许高速运动。因此，如果隐形斗篷的力量调整恰到好处，