Misurazioni spintroniche a un solo atomo
La legge di Moore, una previsione fatta nel 1965 che si è ampiamente dimostrata vera, afferma generalmente che il numero di transistor in un circuito integrato raddoppierà approssimativamente ogni due anni. Poiché sembra che tale legge stia raggiungendo il suo limite, il mondo sta cercando il modo di inserire componenti elettroniche con una maggiore potenza in dispositivi più piccoli, e la spintronica è un candidato promettente. Anche lo sviluppo della spintronica viene spinto verso un limite, quello della nostra comprensione delle proprietà dipendenti dallo spin. Si prevede un’eccezionale riduzione delle dimensioni tramite la limitazione delle dimensioni degli atomi. Gli scienziati hanno sviluppato e sfruttato uno schema sperimentale a elevata sensibilità per esplorare le proprietà magnetiche dinamiche di alcuni atomi in una geometria a dimensioni ridotte. Il finanziamento da parte dell’UE del progetto ATOMICFMR (“Ferromagnetic resonance at the atomic scale”) ha supportato questo lavoro. I ricercatori si sono proposti di studiare la risonanza ferromagnetica (FMR) delle nanostrutture rilevata in modo elettrico. La FMR è la precessione (cambio di orientamento del momento magnetico totale) di magnetizzazione indotta da un campo magnetico a frequenza radio. La FMR interagisce con le correnti di spin. Inoltre, ora è possibile misurare la FMR in modo elettrico grazie alla sua correlazione con il trasporto della corrente continua (CC). Il team ha utilizzato i propri strumenti sperimentali che consentono il rilevamento della FMR in nano costrizioni o contatti atomici ridotti tramite una tensione CC misurabile per studiare le proprietà di risonanza di un unico atomo. Hanno unito esperimenti e simulazioni utilizzando il codice MuMax2 disponibile gratuitamente per le simulazioni di micro magnetica. I ricercatori hanno dimostrato la capacità di individuare risonanze di parete di dominio (in corrispondenza delle interfacce che separano i domini magnetici) in una lega magnetica nanostrutturata (permalloy) con una tecnica elettrica. Le simulazioni hanno promosso una comprensione completa del rapporto tra le tensioni misurate e le diverse risonanze osservate. I risultati sono primi nel loro genere e hanno aperto le porte a un numero di interessanti esperimenti per lo studio del rapporto tra la dinamica della magnetizzazione e il trasporto elettronico e l’accoppiamento dinamico di due nano strutture tramite un nano contatto. I risultati di ATOMICFMR costituiscono un importantissimo contributo al campo della spintronica a dimensioni ridotte. Aiutano a porre le basi dello sviluppo di innovativi dispositivi che superino gli attuali limiti delle dimensioni e ad affermare il ruolo di leader dell’UE in un importante campo emergente per l’informatica.
Parole chiave
Spintronica, atomo singolo, risonanza ferromagnetica, scala atomica, permalloy
