Artificiella magnetiska jätteatomer skapade med nanoteknologi

Forskare vid avdelningen för materialfysik i Uppsala har visat att det går att skapa artificiella magnetiska jätteatomer med hjälp av nanoteknologi. De nya fynden presenteras nu i den vetenskapliga tidskriften Nature Nanotechnology.

Jätteatomerna skapades genom att göra ett mönster av öar i ett skikt innehållande mindre än två atomlager av järn, omgivet av några tiotal atomlager av palladium. Genom att utnyttja tunna skikt som ursprungsmaterial skapade forskarna förutsättningar för magnetiska fluktuationer inom öarna.

- På detta sätt efterliknar de atomer som ”vobblar” när temperaturen höjs. Jätteatomerna uppvisar därmed magnetiska egenskaper som liknar de hos vanliga atomer, berättar Björgvin Hjörvarsson, professor i materialfysik vid Uppsala universitet.

Avbildningen av de magnetiska öarna genomfördes vid synkrotronanläggningen vid Lawrence Berkeley National Laboratory, Berkeley, USA. Mätningarna visade att öarna kan betraktas som gigantiska atomer som kan byta magnetiseringsriktning genom termiska fluktuationer. De bildar också magnetiska strukturer som definieras av växelverkan och geometrin. Några excitationer liknar även magnetiska laddningar.

- Resultaten banar väg för helt nya sätt att skapa logiska kretsar med hjälp av artificiella magnetiska öar. En av de stora fördelarna med magnetisk logik är att det inte behövs någon ström för att bibehålla det önskade tillståndet, säger Vassilios Kapaklis, forskare i materialfysik vid Uppsala universitet.

Forskningsområdet nanomagnetism har fått stärkt fäste i Europa och USA och grundas i stor utsträckning på de framsteg som har gjorts inom både tunnfilmsteknik och mönstring vid nano-laboratorier.  

Arbetet utfördes i samarbete med forskare vid Paul Scherrer Insitut och ETH Zürich i Schweiz och Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL) i USA.

Forskningen har finansierats med medel från Vetenskapsrådet och Knut och Alice Wallenbergs Stiftelse.

För mer information kontakta Björgvin Hjörvarsson, e-post: bjorgvin.hjorvarsson@physics.uu.se  tel: 018-471 3837, 070-4250715
eller
Vassilios Kapaklis, e-post: vassilios.kapaklis@physics.uu.se  tel: 018 471 3627

Kapaklis et al. (2014) Thermal fluctuations in artificial spin ice, Nature Nanotechnology, DOI: 10.1038/nnano.2014.104