Usando imagens dinâmicas avançadas, os pesquisadores conseguiram visualizar ondas de deformação (sonora) em cristais e mediram o efeito em elementos nanomagnéticos. Isso oferece uma nova manipulação de magnetização de baixa potência para aplicações de memória ou lógica e a metodologia oferece uma nova abordagem para analisar deformações dinâmicas em outros campos de pesquisa:nanopartículas, reações químicas, cristalografia, etc.

O controle das propriedades magnéticas dos materiais é fundamental para o desenvolvimento da memória, dispositivos de computação e comunicação em nanoescala. Como o armazenamento e processamento de dados estão evoluindo rapidamente, pesquisadores estão testando novos métodos diferentes para modificar as propriedades magnéticas dos materiais. Uma abordagem depende da deformação elástica (deformação) do material magnético para ajustar suas propriedades magnéticas, que pode ser alcançado por campos elétricos. Esta área científica tem atraído muito interesse devido ao seu potencial para escrever pequenos elementos magnéticos com um campo elétrico de baixa potência em vez de campos magnéticos que requerem correntes de carga de alta potência. Contudo, os estudos até agora foram feitos principalmente em escalas de tempo muito lentas (segundos a milissegundos).

Uma maneira de produzir mudanças rápidas (ou seja, escala de subnanosegundos) de deformação e, portanto, induzir mudanças de magnetização é usando ondas acústicas de superfície (SAWs), que são ondas de deformação (deformação). Agora, imagine uma barra de ferro sendo martelada de um lado. Quando a vara é atingida, uma onda sonora propaga a deformação ao longo dela. De forma similar, uma onda acústica de superfície propaga uma deformação, mas apenas na camada superficial, da mesma forma que as ondas do oceano. Em certos materiais (piezoelétricos), que se expandem ou contraem ao aplicar uma tensão, SAWs podem ser gerados através de campos elétricos oscilantes.

Em colaboração com grupos da Espanha, Suíça e Berlim, o grupo de M. Kläui da JGU usou uma nova técnica experimental para obter imagens quantitativas desses SAW e demonstrar que eles podem ser usados ​​para alternar a magnetização em elementos magnéticos em nanoescala (os "surfistas") no topo do cristal. Os resultados mostraram que os quadrados magnéticos mudaram suas propriedades sob o efeito de SAWs, aumentar ou diminuir os domínios magnéticos, dependendo da fase do SAW. Interessantemente, a deformação não ocorreu instantaneamente e o atraso observado (ver Figura 1) pode ser modelado. Compreender como as propriedades magnéticas podem ser modificadas em uma escala de tempo rápida é a chave para projetar dispositivos magnéticos de baixa potência no futuro.

"Para medições altamente complexas, estreita cooperação internacional com grupos líderes e uma forte rede de ex-alunos são uma vantagem estratégica. Fizemos parceria com um grupo da Fonte de Radiação Síncrotron ALBA na Espanha, onde um ex-aluno de doutorado de nosso grupo está trabalhando e liderando este projeto. O trabalho foi realizado também em conjunto com um aluno de doutorado da Escola de Pós-Graduação de Excelência MAINZ e é muito bom ver que nossos alunos e ex-alunos têm tanto sucesso. ”Enfatizou o Professor Mathias Kläui do Instituto de Física JGU, que também é Diretor da MAINZ.

O estabelecimento da Escola de Pós-Graduação MAINZ foi concedido através da Iniciativa de Excelência pelos Governos Federal e Estadual da Alemanha para Promover a Ciência e a Pesquisa em Universidades Alemãs em 2007 e seu financiamento foi estendido na segunda rodada em 2012. Consiste em grupos de trabalho da Universidade Johannes Gutenberg Mainz, TU Kaiserslautern, e o Instituto Max Planck para Pesquisa de Polímeros em Mainz. Uma de suas áreas de pesquisa focais é a spintrônica, onde a cooperação com os principais parceiros internacionais desempenha um papel importante.