Natuurkundigen uit Rusland, Chili, Brazilië, Spanje en het VK hebben onderzocht hoe de magnetische eigenschappen veranderen in 3D-nanodraden, veelbelovende materialen voor verschillende magnetische toepassingen, afhankelijk van de vorm van hun dwarsdoorsnede. In het bijzonder gingen ze dieper in op het Walker-breakdown-fenomeen, op basis waarvan het succes van de implementatie van de toekomstige elektronische apparaten afhangt. Het onderzoeksresultaat verschijnt in Wetenschappelijke rapporten.

De geometrie van de dwarsdoorsnede van een driedimensionale nanodraad beïnvloedt de dynamica van de domeinwand en is daarom cruciaal voor hun controle. Op zijn beurt is het beheer van de DW-dynamiek onder verschillende externe omstandigheden noodzakelijk om de toekomstige elektronica en computerapparatuur te realiseren, die volgens nieuwe fysische principes werken. Dergelijke apparatuur zal sneller, betrouwbaarder, kleiner en energiezuiniger zijn. Een voorbeeld hiervan is magnetisch geheugen, generatoren van magnetische signalen, magnetische logische apparaten.

De dynamiek van de domeinwand in magnetische nanodraden wordt afgeremd door het Walker-afbraakfenomeen. Dat is het verlies van de lineaire afhankelijkheid van de snelheid van domeinwanden van de grootte van het externe magnetische veld wanneer het veld een kritische waarde overschrijdt die bekend staat als het Walker-veld.

“We zijn erin geslaagd te ontdekken dat het oscillerende gedrag van de DW in een nanodraad met een veelhoekige doorsnede afkomstig is van energieveranderingen als gevolg van vervormingen van de DW-vorm tijdens de rotatie rond de nanodraad. Zo wordt een dieper begrip van het Walker-afbraakfenomeen verschaft ”, zegt onderzoeksdeelnemer Yuri Ivanov, een docent bij de afdeling Computersystemen, Far Eastern Federal University School of Natural Sciences. “We hebben 3D-nanostructuren bestudeerd waarin domeinwanden niet alleen langs de nanodraad kunnen oscilleren, maar ook eromheen. Deze dubbele oscillatie kan als basis worden beschouwd bij het ontwerpen van bijvoorbeeld de bronnen van radiofrequente elektromagnetische straling (nano-oscillatoren) voor smartphones van de nieuwe generatie. ”

De productie van 3D magnetische nanodraden is een snelgroeiend onderzoeksgebied. Het materiaal neemt een bijzondere positie in tussen toekomstige magnetische nanostructuren. De verschillende dwarsdoorsnedevormen en krommingen van nanodraden bepalen hun dynamische en statische magnetische eigenschappen. Het is echter buitengewoon moeilijk om deze eigenschappen te bestuderen vanwege de driedimensionale structuur van de nano-objecten. Een bijkomende complicatie zien wetenschappers in de opschaling van de productie van 3D-nanodraden en de compatibiliteit ervan met bestaande technische oplossingen, bijvoorbeeld in de nano-elektronica.

Vervolgens plannen de wetenschappers de ontwikkeling van een theoretisch model om de verandering in de dynamische magnetische eigenschappen in 3D-nanodraden met verschillende doorsneden en krommingen te voorspellen.

###