Onderzoekers ontdekken nieuw magnetisch fenomeen met industrieel potentieel

Grafisch abstract. Credit: Nano-letters (2022). DOI: 10.1021/acs.nanolet.1c04665

Het onderzoeken van de wereld van het zeer, zeer kleine is een wonderland voor natuurkundigen. Op deze nanoschaal, waar materialen zo dun als 100 atomen worden bestudeerd, worden totaal nieuwe en onverwachte fenomenen ontdekt. Hier gedraagt ​​de natuur zich niet meer op een manier die voorspelbaar is door de macroscopische wet van de fysica, in tegenstelling tot wat er in de wereld om ons heen of in de kosmos gebeurt.

Dr. Yonathan Anahory van het Racah Institute of Physics van de Hebreeuwse Universiteit van Jeruzalem (HU) leidde het onderzoeksteam, waaronder HU-promovendus Avia Noah. Hij sprak over zijn verbazing toen hij naar beelden keek van het magnetisme dat wordt gegenereerd door nanomagneten: “het was de eerste keer dat we een magneet zich op deze manier zagen gedragen”, terwijl hij de beelden beschreef die het fenomeen van “randmagnetisme” onthulden.

De afbeeldingen toonden aan dat het magnetische materiaal dat de HU-onderzoekers bestudeerden, alleen magnetisme aan de rand vasthield – in feite alleen binnen 10 nanometer van de rand (onthoud dat een mensenhaar ongeveer 100.000 nanometer is). Hun resultaten werden gepubliceerd in het tijdschrift Nano-letters.

Dit nano-effect, hoewel erg klein, zou in feite brede toepassingen kunnen hebben in ons dagelijks leven. “In de huidige technologische race om elk onderdeel kleiner en energiezuiniger te maken, is de inspanning gericht op kleine magneten met verschillende vormen”, vertelde Anahory. Het nieuwe randmagnetisme biedt de mogelijkheid om lange draadmagneten van slechts 10 nanometer dik te maken, die in elke vorm kunnen buigen. “Het kan een revolutie teweegbrengen in de manier waarop we spintronica-apparaten maken”, voegde Anahory eraan toe, verwijzend naar de volgende generatie nano-elektronische apparaten met een lager stroomverbruik en meer geheugen en verwerkingsmogelijkheden

De daadwerkelijke ontdekking van randmagnetisme was enigszins toevallig: Anahory besloot een nieuw magnetisch nanomateriaal (CGT) te bekijken, geproduceerd door zijn collega aan de Universidad Autónoma de Madrid, in Spanje. De ontdekking was uiteindelijk gebaseerd op beelden geproduceerd door een nieuw type magnetische microscopie ontwikkeld in Israël, dat het magnetische veld van een enkel elektron kan meten. Het ontdekken van nieuwe fenomenen is afhankelijk van zeer geavanceerde nieuwe technologieën. Verder zullen de verschijnselen zelf de kern vormen van nog geavanceerdere technologieën, zoals edge-magnetisme heeft aangetoond.