Manyetik girdaplar içerisinde yeni bir dönme kuvvetinin keşfi, yüksek kapasiteli disk sürücüleri tasarlamayı kolaylaştırır.

KAUST liderliğindeki uluslararası araştırma ekibi, manyetik vorteks ve skyrmion* olarak bilinen dönen nesnelerin hareket kabiliyetinden ödün vermeksizin küçültülebileceğini keşfetti.  Bu bulunanlar taşınabilir manyetik bitlerin çok büyük yoğunluklarına sahip gelecek “yarış izi” bellek teknolojileri ile bağlantılıdır.

Nanometre inceliğindeki manyetik filmlerde, demir-nikel alaşımı gibi iki manyetik alanı veya kusurları ayıran bölge, küçük girdap benzeri modeli benimser. Bu modellerden skyrmion* olarak adlandırılanları sıkıca bir araya getirildiklerinde çözülmeye karşı dayanıklıdır ve küçük elektrik akımları ile yönlendirilebilirler. Bu özellikler skyrmionları* yüksek kapasiteli bellek cihazları araştırmaları için çekici bir hedef yapmıştır. Bir konsept, günümüzdeki sabit disklerinde kullanılan mekanik bileşenlere olan ihtiyacı ortadan kaldırmak için skyrmionları* bir döngü etrafında sıkıştırmakta ve ardından sabit bir okuma / yazma kafasını geçmiştir.

Üniversitedeki Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Doçenti Aurelien Manchon, skyrmionlara* başvurulmasının başlıca nedenlerinden birinin, normalde bir manyetik yükü yakalayan veya tutturan ince filmlerde kusurları veya düzensiz parçaları önleme kabiliyeti olduğunu belirtti. Bunun yanısıra, araştırmacılar skyrmionları* mümkün olan en küçük boyuta çekmeye çalıştıklarında, bu çeviklik tehlikeye giriyor – kusur alanı ölçülerindeki göreceli artış nedeniyle ne kadar küçük olursa sabitlenmiş olma ihtimali artıyor.

Bu cihazları geliştirmek için Manchon ve uluslararası ortak çalışanlar yük akımları ve manyetik girdaplar arasındaki temel momentum transferini anlamaya çalıştı.

Berkeley Üniversitesi’nin İleri Işık Kaynağı’nda üretilen yoğun X-ışınları kullanarak ekip, nanometre genişliğinde yarım halka pisti boyunca yuvarlandığında manyetik vorteks adı verilen girinti desenlerinin zaman-çözünümlü görüntülerini yakaladı. Vorteks çekirdeğinin konumunu görüntüleme dizisinden saptayarak, elektriksel manipülasyonlar için çok önemli olan, adyabatik olmayan spin transfer torku olarak bilinen bir parametre hakkında doğru veriler elde ettiler.

Şaşırtıcı bir şekilde, ölçülen adiabatik olmayan tork mevcut modeller tarafından tahmin edilen değerlerin çok üzerindeydi. Bu tutarsızlığı hesaba katmak için, Manchon tarafından yapılan teorik bir analiz, ekstra bükümün başka kuvvetler tarafından sağlandığını gösterdi-elektronlar manyetik bir girdapa doğru yol alırken ortaya çıkan Hall efekti

Manchon ‘ Kısaca, elektronlar onları kenara iten bir kuvvetle karşılaşıyorlar, ancak lokal manyetizasyondan değil, manyetik dokunun topolojisinden kaynaklanıyor.’ diye açıklıyor. ‘Bu etki girdaba bir tork veren ek spin-polarize bir akım üretiyor.’

Araştırmacılar, girdabın boyutu azaltıldığında ek adyabatik olmayan torkun yoğunlaştığını keşfetti.- nanometrik boyutlarda kusur tutturulmasının üstesinden gelmenin bir yolunu sunabilecek bir itici kuvvet. ‘Bu, aramak için ilginç bir uzlaşma olabilir, özellikle skyrmion* tabanlı veri depolama bağlamında.’ diye de ekledi Manchon.

*skyrmion: Nükleonun eksenel vektör akımı eşleme ve kütle gibi düşük enerjili özelliklerini modellemek için kullanılan piyon alanının topolojik bir çözümü

Kaynak : sciencedaily.com