纳米针可提高数字存储器的容量和鲁棒性

UAB、ICMAB 和 ALBA 同步加速器的研究人员与 UB 和 ICN2 合作，开发了一种新技术来局部修改超磁性材料的特性。该方法包括使用纳米针向材料表面施加局部压力，并允许比当前方法更容易和局部修改。该研究为更准确地控制磁性材料打开了大门，并允许改进磁性数字存储器的架构和容量。

一些存储智能手机和计算机信息的存储设备基于对纳米级磁性的非常精确的控制。这种控制越精确，他们可以拥有的存储容量和速度就越大。在某些情况下，使用铁磁性(材料中所有原子的磁性指向同一方向)和反铁磁性(材料中原子的磁性交替指向相反方向)的组合来存储信息。可以显示这两种排列的材料之一是铁铑合金 (FeRh)，因为它在非常接近室温的温度下显示了这两个相之间的变磁转变。特别是，它可以在加热时简单地从反铁磁状态变为铁磁状态。外磁场不能轻易抹去信息。

来自 UAB、ICMAB 和 ALBA 同步加速器的一组研究人员，以及来自 UB 和 ICN2 的科学家，已经使用机械压力来改变这种转变并稳定反铁磁状态。研究人员观察到，用纳米尺寸的针按压铁铑合金的表面会导致磁态以简单且局部的方式发生变化。通过按压材料的不同区域，研究人员设法生成嵌入铁磁基质中的反铁磁纳米岛，这是目前可用技术的一项非常艰巨的任务。如果在合金的整个表面重复该过程，新技术可以在具有纳米级分辨率的材料绘制图案的大面积区域引起这种变化，这些区域具有不同的磁性，

改进小型化磁性设备

这是小型化可以用磁性材料构建的图案的重大改进，提高了工程师用来设计我们日常使用的技术的磁性设备的工具的分辨率。“这个想法非常简单，”巴塞罗那材料科学研究所 (ICMAB-CSIC) 研究员 Ignasi Fina 解释说，“在相变中，你对材料所做的一切都会对其他特性产生很大影响。我们的合金具有磁性相变。使用纳米尺寸的针，我们只需按压材料即可改变磁性顺序。具体来说，它从铁磁性变为反铁磁性。而且由于针是纳米级的，因此变化是纳米级的。”

“基于使用纳米针施加压力的新技术可以构建结构更小、更坚固和安全的磁性纳米器件，这有助于制造具有不同架构的磁性存储器，从而提高其容量，”来自 UAB 物理系的 ICREA 研究员 Jordi Sort 说。

还有其他基于施加电压或强磁场的技术来增加合金反铁磁相的稳定性，但它们会引起整个材料的大规模变化，从而限制了其控制和小型化能力。以非常局部的方式施加压力可提供前所未有的准确性，仅影响纳米尺度的小局部区域。压制时，合金的转变温度升高，其状态发生变化的温度，这涉及到其磁化强度的变化。

为了解决纳米尺度上单个压痕周围的磁性变化，该工作在 ALBA 同步加速器的 CIRCE-PEEM 光束线上使用了光电电子显微镜结合 X 射线磁性圆二色性。“我们基于同步加速器光的技术可以在非常小的范围内解决变化，”ALBA 光束线科学家迈克尔福斯特解释说。

其他领域的应用

可能的应用超出了磁性材料。通过施加压力来改变材料特性的事实，即，通过改变其晶体结构的晶胞体积，可以外推到其他类型的材料。研究人员认为，这项技术为材料的物理和功能特性的纳米结构化以及在其他类型的非磁性纳米器件和微型器件中实施新架构打开了大门。

该研究已在最新一期“材料视野”杂志的封面上得到强调。