p Uma equipe multinacional de pesquisadores da Tohoku University e instituições no Reino Unido, Alemanha e Suíça revelaram os estados magnéticos dos giroides em nanoescala, Nanoestruturas semelhantes a redes quirais 3-D. Os resultados adicionam um novo sistema candidato para pesquisa em processamento de informação não convencional e fenômenos emergentes relevantes para a spintrônica. p Matrizes de nanoestruturas em interação oferecem a capacidade de realizar propriedades de materiais sem precedentes, como as interações podem dar origem a novos, fenômenos "emergentes". No magnetismo, tais fenômenos emergentes até agora só foram demonstrados em 2-D, em gelos de spin artificiais e cristais magnônicos. Contudo, progresso em direção à realização de "metamateriais magnéticos, "que poderia formar a base de dispositivos spintrônicos avançados, exibindo efeitos emergentes em 3-D, foi dificultado por dois obstáculos. O primeiro é a necessidade de fabricar blocos de construção 3-D complexos em dimensões menores que 100 nm (comparáveis ​​às escalas de comprimento magnéticas intrínsecas) e o segundo é o desafio de visualizar suas configurações magnéticas.

p A equipe de pesquisa, portanto, decidiu estudar giroides magnéticos em nanoescala, Redes 3-D compostas por 3 vértices conectados definidos por tríades de suportes curvos semelhantes a nanofios (Figura 1). Gyroids têm atraído muito interesse, pois, apesar de sua complexidade, eles podem se automontar a partir de uma combinação cuidadosamente formulada de polímeros, que pode ser usado como um molde 3-D ou gabarito para formar nanoestruturas autônomas (Figura 2). À medida que os suportes se conectam para formar espirais, giroides têm uma "lateralidade" ou quiralidade, e sua forma torna os giroides magnéticos sistemas ideais para testar previsões de novas propriedades magnéticas que emergem da curvatura. As medições das propriedades ópticas dos giroides até mostraram que os giroides podem ter propriedades topológicas, que, juntamente com os efeitos quirais, são atualmente objeto de intenso estudo para o desenvolvimento de novas classes de dispositivos spintrônicos. Contudo, os estados magnéticos que podem existir nos giroides ainda não foram estabelecidos, levando ao presente estudo.

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p Os pesquisadores produziram Ni ₇₅ Fe ₂₅ nanoestruturas de giroide único e giroide duplo (formado a partir de um par de imagem em espelho de giroide único) com suportes de 11 nm de diâmetro e uma célula unitária de 42 nm, via modelagem de copolímero em bloco e eletrodeposição. Essas dimensões são comparáveis ​​às larguras de parede de domínio e comprimentos de onda de spin em Ni-Fe. Eles então fotografaram as nanopartículas de giroide com holografia de elétrons fora do eixo, que poderia mapear a magnetização e os padrões de campo magnético disperso dentro e ao redor dos suportes dos giroides com resolução espacial nanométrica. A análise dos padrões com o auxílio de simulações micromagnéticas de elementos finitos revelou um estado magnético muito complexo que é ferromagnético em geral, mas sem uma configuração de equilíbrio única (Figura 3), implicando que um giroide magnético pode adotar um grande número de estados estáveis.

p "Essas descobertas estabelecem os giroides magnéticos como candidatos de interesse para aplicações como computação de reservatório e lógica de onda de spin, "disse o autor principal, Justin Llandro." A pesquisa dá um primeiro passo empolgante em direção a metamateriais magnéticos em nanoescala 3-D que podem ser usados ​​para descobrir novos efeitos emergentes e avançar na pesquisa de spintrônica fundamental e aplicada. "