p A última geração de discos rígidos magnéticos é feita de filmes finos magnéticos, que são materiais invares. Eles permitem densidade de armazenamento de dados extremamente robusta e alta por aquecimento local de nano-domínios ultra-pequenos com um laser - o chamado registro magnético assistido por calor, ou HAMR. O volume em tais materiais invar dificilmente se expande apesar do aquecimento. Um material tecnologicamente relevante para essas memórias de dados HAMR são filmes finos de nanograins de ferro-platina. Uma equipe internacional liderada pelo grupo de pesquisa conjunta do Prof. Dr. Matias Bargheer no HZB e na Universidade de Potsdam agora observou experimentalmente pela primeira vez como uma interação especial spin-reticulado nesses filmes finos de ferro-platina cancela a expansão térmica da estrutura de cristal. p Em equilíbrio térmico, ferro-platina (FePt) pertence à classe dos materiais invar, que dificilmente se expandem quando aquecidos. Este fenômeno foi observado já em 1897 na liga de níquel-ferro "Invar, "mas foi apenas nos últimos anos que os especialistas foram capazes de entender quais mecanismos o estão impulsionando:Normalmente, o aquecimento de sólidos leva a vibrações de rede que causam expansão porque os átomos vibrantes precisam de mais espaço. Surpreendentemente, Contudo, aquecer os spins em FePt leva ao efeito oposto:quanto mais quentes são os spins, quanto mais o material se contrai ao longo da direção de magnetização. O resultado é a propriedade conhecida do Invar:expansão mínima.

p Uma equipe liderada pelo Prof. Matias Bargheer agora comparou experimentalmente este fenômeno fascinante pela primeira vez em diferentes filmes finos de ferro-platina. Bargheer lidera um grupo de pesquisa conjunto na Helmholtz-Zentrum Berlin e na Universidade de Potsdam. Junto com colegas de Lyon, Brno e Chemnitz, ele queria investigar como o comportamento de camadas de FePt perfeitamente cristalinas difere dos filmes finos de FePt usados ​​para memórias HAMR. Estes consistem em nanograins cristalinos de camadas monoatômicas empilhadas de ferro e platina embutidas em uma matriz de carbono.

p As amostras foram aquecidas localmente e excitadas com dois pulsos de laser em rápida sucessão e, em seguida, medidas por difração de raios-X para determinar com que força a rede cristalina se expande ou se contrai localmente.

p "Ficamos surpresos ao descobrir que as camadas cristalinas contínuas se expandem quando aquecidas brevemente com luz laser, enquanto nano grãos dispostos se contraem na mesma orientação do cristal, "explica Bargheer." Memórias de dados HAMR, por outro lado, cujos nanogrãos são incorporados em uma matriz de carbono e crescidos em um substrato reagem muito mais fracamente à excitação do laser:eles primeiro se contraem ligeiramente e depois se expandem ligeiramente. "

p Alexander von Reppert, primeiro autor do estudo e Ph.D. aluno do grupo de Bargheer, diz, "Por meio desses experimentos com pulsos de raios-X ultracurtos, fomos capazes de determinar o quão importante a morfologia de tais filmes finos é "O segredo, ele diz, é a contração transversal, também conhecido como efeito Poisson.

p "Todo mundo que já pressionou firmemente uma borracha sabe disso, "diz Bargheer." A borracha fica mais espessa no meio. "

p Reppert acrescenta:"As nanopartículas também podem fazer isso, enquanto no filme perfeito não há espaço para expansão no plano, que teria que ir junto com a contração impulsionada pelo giro perpendicular ao filme. "

p Então FePt, embutido em uma matriz de carbono, é um material muito especial. Ele não tem apenas propriedades magnéticas excepcionalmente robustas. Suas propriedades termomecânicas também evitam que uma tensão excessiva seja criada quando aquecido, o que destruiria o material - e isso é importante para o HAMR!