Nieuwe manier van voortduwen magnetische nanobits
Onderzoekers van de Technische Universiteit Eindhoven (TU/e) en de Stichting FOM zijn erin geslaagd om magnetische bits op een alternatieve manier te laten bewegen in nanodraden, met het zogenaamde Spin Hall Effect. Dit is van groot belang voor de ontwikkeling van het race track memory. De resultaten van het onderzoek verschenen afgelopen zondag 3 februari online bij het toptijdschrift Nature Materials. Opmerkelijk is dat de eerste auteur een afstudeerder is.
Het racetrackgeheugen is een veelbelovende nieuwe technologie voor dataopslag die nodig is omdat de ontwikkeling van de gangbare elektrische geheugenchips tegen zijn grenzen aan gaat lopen. Dit doordat elke bit in een normale geheugenchip verbonden is met een - relatief grote en kostbare - transistor. Daarom is het racetrackgeheugen bedacht, waarin je veel meer data kunt opslaan dan in de huidige chips. In dit geheugen stromen de magnetische bits – ultrakleine gebiedjes met een verschillende magnetisatie – door een nanodraad heen en weer langs de lees- en schrijfkop. Alle onderdelen staan stil, alleen de data beweegt, waardoor het systeem zeer energiezuinig is.
Tot nu toe werden de bits voortgeduwd door stroom op de magnetische laag met nanobits te zetten. De Eindhovense onderzoekers doen het echter indirect: via een spinstroom op de aangrenzende laag ontstaat het zogeheten 'Spin Hall Effect', dat de nanobits in de magnetische laag voortduwt. Het is heel verrassend dat het voortduwende effect juist haar oorsprong heeft in een niet-magnetische nanolaag.
De onderzoekers maakten magnetische nanodraden met behulp van met geconcentreerde ionenbundels. In die draden bevinden zich verschillende nanobits, die vervolgens door een elektrische stroom bewogen kunnen worden. Het opmerkelijke gedrag van de bits bleek alleen te verklaren vanuit het Spin Hall Effect. De onderzoekers kunnen dit gedrag goed manipuleren.
"Dit onderzoek draagt niet alleen bij tot een beter begrip van het Spin Hall Effect, maar zal ook nieuwe nano-elektronica gaan opleveren waarin magnetische informatie op de schaal van een nanometer op een unieke alternatieve manier opgeslagen en uitgelezen kan worden", aldus TU/e-hoogleraar Henk Swagten (groep Physics of Nanostructures) over het onderzoek.
Extra bijzonder is dat de publicatie in Nature Materials het resultaat is van het werk van een afstudeerder, Pascal Haazen, die eerste auteur is. Swagten: "Pascal is de aandrager van de ideeën, voerde alle experimenten uit, deed de interpretatie en modelering, en schreef vervolgens zelf het paper voor Nature Materials, incluis de daaropvolgende discussie met de referees. Dat is zeer bijzonder, ik heb dit nog nooit meegemaakt bij een afstudeerder." Haazen studeerde vorig jaar dan ook af met een 10, wat een unicum is bij de betreffende groep.
Het artikel 'Domain wall depinning governed by the spin Hall' verscheen 3 februari bij Nature Materials, DOI 10.1038/NMAT3553. De auteurs zijn P.P.J. Haazen, E. Murè, J.H. Franken, R. Lavrijsen, H.J.M. Swagten and B. Koopmans, allen van de Technische Universiteit Eindhoven. Het onderzoek krijgt financiële steun van de Stichting FOM.
Voor meer informatie kunt u contact opnemen met Pascal Haazen of Henk Swagten. Ook kunt u contact opnemen met wetenschapsvoorlichter Ivo Jongsma (040) 247 21 10.