Американские ученые предлагают использовать наномагниты яйцеобразной формы для изготовления устройств памяти с малым потреблением энергии.

Исследователи из Национального Института стандартов и технологий (the National Institute of Standards and Technology - NIST) раскрасили «магнитные яйца» накануне праздника Пасхи. Правда, увидеть их невооруженным глазом невозможно, поскольку это – наномагниты, предназначенные для разработки будущей компьютерной памяти. По сообщению журнала Physical Review, для работы ученые использовали электронно-лучевую литографию и изготовили тысячи магнитов из никеля и железа правильной эллипсоидальной формы диаметром около 200 нанометров. Помимо этого, они сделали магниты трех разных видов неправильной формы, напоминающей форму птичьих яиц.

Изучение наномагнитов с помощью лазера и изменение спина электрона показало, что даже небольшое искажение формы магнита приводит к значительным изменениям его магнитных свойств. Изменение ориентации спинов распространяется по магниту подобно волнам с разными частотами. Чем больше искажена форма магнита (то есть похожа на яйцо), тем более сложными оказываются образцы волн и связанные с ними частоты. Эти изменения особенно заметны на краях магнита.

Чтобы наглядно показать магнитные эффекты, ученые «раскрасили» «магнитные яйца». Для этого они использовали специальные компьютерные модели NIST (The Object Oriented MicroMagnetic Framework - OOMMF) для разных магнитов. Разные цвета таких магнитов соответствуют различным частотам магнитных сигналов.

Искажение правильной формы магнита или «эффект яйца» объясняет непредсказуемое, изменчивое поведение большого количества наномагнитов, которые могли быть некачественно изготовлены с помощью литографии. По мнению авторов исследования, такие искажения могут влиять на работу магнитных приборов. Результаты работы, в первую очередь, найдут применение при разработке устройств памяти RAM, основанных на взаимодействии спинов электронов и намагниченных поверхностей.

Использование наномагнитов яйцеобразной формы нарушает симметрию частот эллиптических структур, что позволяет настраивать и контролировать процессы перемагничивания. Как считает физик Том Сильва, один из авторов работы, специально подобранная форма яйца в элементах памяти спинRAM сможет обеспечить высокоскоростной и более надежный доступ к данным при уменьшении мощности процессора, необходимой для постоянного хранения данных в устройствах памяти.

Наука и жизнь // Иллюстрации