Od materiałów do urządzeń
Połączenie materiałów magnetycznych niemagnetycznych w urządzeniach nanoelektronicznych pozwala na wykorzystanie spinu elektronów, a nie tylko ich ładunku, do przenoszenia i magazynowania informacji. Ten nowy paradygmat urządzeń pamięciowych nosi nazwę spintroniki. Na potrzeby tej technologii pamięci nowej generacji, naukowcy korzystający ze środków unijnych badają nowe materiały i połączenia między nimi. Elementem połączeniowym badanym w ramach pierwszego etapu projektu "Tunable, highly spin-polarised materials for spintronics and non-volatile memories" (HIGHSPIN) były tzw. nielokalne zawory spinowe (NLSV). W NLSV prąd płynie od źródła zasilania do ziemi przez znajdujący się pod nim materiał ferromagnetyczny lub niemagnetyczny. Prąd staje się prądem o spolaryzowanym spinie, gdzie moment magnetyczny większości elektronów zorientowany jest zgodnie z namagnesowaniem materiału ferromagnetycznego. Naukowcy uczestniczący w projekcie HIGHSPIN wytworzyli zawory NLSV przy pomocy różnych materiałów kanałowych, aby rozwiązać problem znaczącego spadku prądów spinowych. Zaletą metali jest ich wysoka przewodność, która pomaga zmniejszyć niedopasowanie przewodności, będące częstym zjawiskiem w urządzeniach spinowych. Kolejny etap projektu HIGHSPIN dotyczył pewnego aspektu ścian domenowych w nanoprzewodach ferromagnetycznych — granicach oddzielających obszary materiału namagnesowanego posiadających różne polaryzacje magnetyczne. Magnetyczne ściany domenowe mogą być przemieszczane nie tylko przez pola magnetyczne, ale także przez prądy o spolaryzowanym spinie, dzięki czemu stanowią atrakcyjną alternatywę przy projektowaniu magnetycznych pamięci nieulotnych. Naukowcy wykazali, że wysoce czyste trójwymiarowe nanoprzewody magnetyczne można wytwarzać przy pomocy osadzania wykorzystującego skupioną wiązkę elektronów. Nanoprzewody mogą być hodowane z wysokim współczynnikiem wydłużenia (do 100) oraz złożonymi geometriami na potrzeby przyszłych spintronicznych urządzeń pamięciowych. Ponadto ich właściwości dotyczące przełączania magnetycznego można bezpośrednio badać przy pomocy magnetooptycznego zjawiska Kerra. Manipulowanie takimi magnetycznymi ścianami domenowymi otwiera drogę do powstania alternatywnej technologii, która przezwycięża ograniczenia istniejących magnetycznych dysków twardych i rozwiązań SSD. Uczestnicy projektu HIGHSPIN poczynili już istotny krok w tym kierunku, dokonując odwrócenia namagnesowania w nanoprzewodach będącego rezultatem formowania się lub propagacji ścian domenowych.
