October 19, 2021
Terobosan Jaringan Nano Magnetik 3D Dapat Mengaktifkan Generasi Baru Teknologi Penyimpanan 3D

Terobosan Jaringan Nano Magnetik 3D Dapat Mengaktifkan Generasi Baru Teknologi Penyimpanan 3D

Para peneliti di Universitas Wina telah merancang jaringan nano magnetik 3D baru, di mana monopol magnetik muncul karena meningkatnya frustrasi magnetik di antara elemen nano, dan stabil pada suhu kamar. Kredit: © Sabri Koraltan University of Vienna

Jaringan nano tiga dimensi (3D) menjanjikan era baru dalam fisika keadaan padat modern dengan berbagai aplikasi dalam fotonik, bio-medis, dan spintronics. Realisasi arsitektur nano magnetik 3D dapat memungkinkan perangkat penyimpanan data yang sangat cepat dan hemat energi. Karena interaksi magnetik yang bersaing dalam sistem ini, muatan magnetik atau monopol magnetik dapat muncul, yang dapat digunakan sebagai pembawa informasi biner seluler. Para peneliti di Universitas Wina kini telah merancang kisi es putaran buatan 3D pertama yang menampung muatan magnet tak terikat. Hasil yang dipublikasikan di jurnal Bahan Komputasi npj menyajikan demonstrasi teoretis pertama bahwa, dalam kisi baru, monopol magnetik stabil pada suhu kamar dan dapat dikemudikan sesuai permintaan oleh medan magnet eksternal.

Monopol magnetik yang muncul diamati dalam kelas bahan magnetik yang disebut es berputar. Namun, skala atom dan suhu rendah yang diperlukan untuk stabilitasnya membatasi kemampuan pengendaliannya. Hal ini menyebabkan pengembangan es putaran buatan 2D, di mana momen atom tunggal digantikan oleh pulau nano magnetik yang disusun pada kisi yang berbeda. Peningkatan skala memungkinkan studi tentang monopol magnetik yang muncul pada platform yang lebih mudah diakses. Membalikkan orientasi magnetik pulau-nano tertentu menyebarkan monopol satu titik lebih jauh, meninggalkan jejak di belakang. Jejak ini, Dirac Strings, tentu menyimpan energi dan mengikat monopole, membatasi mobilitas mereka.

Para peneliti di sekitar Sabri Koraltan dan Florian Slanovc, dan dipimpin oleh Dieter Suess di Universitas Wina, kini telah merancang kisi es putaran buatan 3D pertama yang menggabungkan keunggulan es putaran buatan atom dan 2D.

Bekerja sama dengan kelompok Nanomagnetism and Magnonics dari University of Vienna, dan Theoretical Division of Los Alamos Laboratory, USA, manfaat kisi baru dipelajari dengan menggunakan simulasi mikromagnetik. Di sini, pulau nano 2D datar digantikan oleh ellipsoid rotasi magnetik, dan kisi tiga dimensi simetri tinggi digunakan. “Karena degenerasi keadaan dasar, ketegangan string Dirac menghilang tanpa mengikat monopol magnetik,” kata Sabri Koraltan, salah satu penulis pertama studi tersebut. Para peneliti membawa penelitian lebih lanjut ke langkah berikutnya, di mana dalam simulasi mereka satu monopol magnetik disebarkan melalui kisi dengan menerapkan medan magnet eksternal, menunjukkan penerapannya sebagai pembawa informasi dalam jaringan nano magnetik 3D.

Sabri Koraltan menambahkan, “Kami menggunakan dimensi ketiga dan simetri tinggi dalam kisi baru untuk melepaskan ikatan monopol magnetik, dan memindahkannya ke arah yang diinginkan, hampir seperti elektron sejati.” Penulis pertama lainnya Florian Slanovc menyimpulkan, “Stabilitas termal monopole di sekitar suhu kamar dan di atasnya dapat meletakkan dasar bagi terobosan teknologi penyimpanan 3D generasi baru.”

Referensi: “Senar Dirac bebas tegangan dan muatan magnet yang dikendalikan dalam es putaran buatan 3D” oleh Sabri Koraltan, Florian Slanovc, Florian Bruckner, Cristiano Nisoli, Andrii V. Chumak, Oleksandr V. Dobrovolskiy, Claas Abert dan Dieter Suess, 5 Agustus 2021 , Bahan Komputasi npj.
DOI: 10.1038 / s41524-021-00593-7