Международная группа ученых, возглавляемая учеными из университета Барселоны (Universitat Autonoma de Barcelona) и института нанотехнологий, Катала (Institut Catala de Nanociencia i Nanotecnologia), Испания, добилась значительного прогресса в реализации технологий манипуляции магнитными нанчастицами определенного вида. В будущем эта технология, реализованная на практическом уровне, может послужить основой для создания малогабаритных устройств магнитного хранения цифровых данных, предназначенных для использования в портативных электронных устройствах.
Производя свои эксперименты с наночастицами, ученые сосредоточились на получении устойчивого эффекта так называемого антиферромагнитного сцепления (antiferromagnetic coupling, AMF) при использовании наночастиц, размерами до 10 нанометров. AMF – это явление магнитного характера, которое имеет важное значение для магнитных систем записи, чтения и хранения цифровой информации, таких как жесткие диски и устройства магниторезистивной памяти MRAM. Это явление определяет эффект смены магнитной полярности в материале, имеющем многослойную структуру или состоящем из множества отдельных частиц.
Оказалось, что для того, чтобы эффект AMF начал проявляться устойчиво на наноразмерном уровне, на уровне, требующемся для высокоплотного хранения данных, требуется использование наночастиц определенного вида. Как выяснили ученые, эти наночастицы должны быть не монолитными частицами, состоящими из одного материала, эти частицы должны иметь ядро из одного определенного материала, окруженное слоем из другого материала, металла.
Путем экспериментов ученые выяснили, что наилучшие магнитные свойства проявляются у наночастиц, имеющих ядро из окиси железа, покрытое слоем оксида марганца. Используя комбинацию воздействия температурой и внешним магнитным полем, ученые добились реализации стабильного управления магнитными свойствами этих биметаллических наночастиц без необходимости изменения их внутренней структуры.
К сожалению, данные исследования находятся на самом раннем этапе и еще нельзя даже судить о том, каких значений показателя плотности хранения информации можно будет получить, используя эти наночастицы в качестве элементов, способных хранить один бит информации. Помимо области магнитной записи информации, достижения испанских ученых могут принести практическую пользу и во многих других областях, начиная от технологий лечения онкологических заболеваний и заканчивая очисткой разливов нефти и нефтепродуктов при авариях танкеров или морских нефтедобывающих платформ.
“Нам удалось воспроизвести вид магнитного поведения, который до этого был абсолютно несвойственен наночастицами и другим объектам наномасштаба. Это, в свою очередь, открывает путь к миниатюризации устройств хранения информации до таких пределов, которые раньше казались попросту недостижимыми. Кроме того, высокий уровень контроля магнитных свойств наночастиц позволит реализовать другие сложные магнитные технологии, такие, как использование магнитного спина, магнитное кодирование и многоуровневая запись, позволяющая хранить в пределах одного магнитного домена более одного бита информации” – рассказал профессор Джозеп Ногуес (Josep Nogues), ученый из института ICREA, который принимал участие в данных исследованиях.
