Alternativní koncept magnetické paměti

Čeští fyzici přispěli k objevu nových mechanismů ukládání informací

Dalším významným badatelským úspěchem, jenž posouvá hranice možností moderních informačních technologií, na sebe opět upozornila skupina Spintroniky a nanoelektroniky z Fyzikálního ústavu Akademie věd ČR. V rámci dlouhodobé mezinárodní spolupráce vědců z tohoto pracoviště a z univerzit v Cambridge a Nottinghamu ve Velké Británii byl objeven nový mechanismus, který umožňuje elektricky ovládat rychlost pohybu doménových stěn v magnetickém médiu. Práce byla publikována 9. června 2013 v prestižním mezinárodním odborném časopisu Nature Materials (viz abstrakt).

Hlavní panel obrázku ilustruje vnitřní spinovou strukturu doménové stěny, která se pohybuje uvnitř magnetického média pomocí proudových pulsů a jejíž pohyb je dodatečně ovládán přiloženým piezo-elektrickým napětím. Horní panel ukazuje doménové stěny zobrazené v experimentu magneto-optickým mikroskopem před a po proudovém pulsu. Spodní panel ukazuje závislost naměřené rychlosti doménové stěny na přiloženém piezo-elektrickém napětí.

V běžných informačních technologiích se využívá náboje elektronu, jehož hodnota je konstantní. Oproti tomu elektronový spin si můžeme představit jako mikroskopickou střelku kompasu, jejíž směr se může měnit. V magnetických doménových stěnách, které se dnes využívají k ukládání informace v magnetických médiích, míří spin k severnímu pólu magnetu na jedné straně stěny a k jižnímu pólu na opačné straně. Uvnitř doménové stěny se pak směr spinu postupně otáčí. Podobně jako náboj elektronu i magnetické doménové stěny mohou být v budoucnosti využity nejen k ukládání, ale i k přenosu a zpracování informací v mikroelektronických součástkách. Komplexní a proměnná vnitřní struktura doménových stěn však umožňuje nové způsoby realizace těchto funkcí, které nemají obdobu v konvenční mikroelektronice založené na fixním náboji elektronu.

Mezinárodní vědecký tým se soustředil na otázku pohyblivosti magnetických doménových stěn. Magnetické médium s doménovými stěnami bylo umístěno do kontaktu s piezo-elektrickým prvkem a vědci ukázali, že vnitřní struktura doménové stěny je citlivá na přiložené piezo-elektrické napětí. Díky piezo-elektrickému ovládání vnitřní struktury bylo dosaženo pětinásobné změny rychlosti pohybu doménové stěny. Experimenty rovněž přispěly k hlubšímu pochopení mikroskopických fyzikálních mechanismů, které pohyb doménových stěn uvnitř magnetického média umožňují.

Kontakty

Tomáš Jungwirth, Ph.D., Fyzikální ústav AV ČR, e-mail: jungwfzu [dot] cz, tel.: 220 318 457, mobil: 724 311 438

Dr. Jörg Wunderlich, Fyzikální ústav AV ČR, e-mail: wunderfzu [dot] cz, tel.: 220 318 589