Os átomos em materiais magnéticos são organizados em regiões chamadas domínios magnéticos. Dentro de cada domínio, os elétrons têm a mesma orientação magnética. Isso significa que seus giros apontam na mesma direção. "Paredes" separam os domínios magnéticos. Um tipo de parede tem rotações de rotação que são destros ou canhotos, conhecidas como tendo quiralidade. Quando submetidas a um campo magnético, as paredes dos domínios quirais se aproximam, diminuindo os domínios magnéticos.
Pesquisadores desenvolveram um material magnético cuja espessura determina se as paredes do domínio quiral têm a mesma lateralidade ou alternada. No último caso, a aplicação de um campo magnético leva à aniquilação das paredes de domínio em colisão. Os pesquisadores combinaram espalhamento de nêutrons e microscopia eletrônica para caracterizar essas características microscópicas internas, levando a uma melhor compreensão do comportamento magnético.

Um campo emergente de tecnologia chamado spintrônica envolve o processamento e armazenamento de informações aproveitando o spin de um elétron em vez de sua carga. A capacidade de controlar essa propriedade fundamental pode abrir novas possibilidades para o desenvolvimento de dispositivos eletrônicos. Em comparação com a tecnologia atual, esses dispositivos podem armazenar mais informações em menos espaço e operar em velocidades mais altas com menor consumo de energia.

Publicado em Nano Letters , este estudo demonstra uma forma de alterar a direção rotacional e a ocorrência de pares de paredes de domínio. Isso sugere uma rota potencial para controlar as propriedades e o movimento das paredes de domínio. Os resultados podem ter implicações para tecnologias baseadas em spintrônica.

A capacidade de manipular o movimento da parede do domínio continua sendo um desafio porque os domínios tipicamente magnéticos podem alternar aleatoriamente as orientações. Além disso, os limites dos domínios se movem de forma imprevisível quando os tamanhos dos domínios são reduzidos para acomodar maior densidade de armazenamento de informações. No entanto, uma classe de materiais chamados ímãs quirais mostrou potencial para mitigar o comportamento de parede de domínio aleatório. Isso ocorre porque os ímãs quirais exibem estruturas de spin intrincadas, que ajudam a reduzir a reversão aleatória de domínios.

Pesquisadores da Indiana University-Purdue University Indianapolis, Oak Ridge National Laboratory, Louisiana State University, Norfolk State University, Peter Grünberg Institute e University of Louisiana em Lafayette desenvolveram um material magnético quiral inserindo átomos de manganês entre camadas hexagonais de compostos de dissulfeto de nióbio . Ao realizar experimentos de nêutrons no Reator Isótopo de Alto Fluxo (HFIR), a equipe conseguiu analisar a nanoestrutura magnética do material quando submetido a diferentes temperaturas e campos magnéticos.

Essas medidas foram combinadas com a caracterização via microscopia eletrônica de transmissão de Lorentz, permitindo uma compreensão mais completa do comportamento magnético. Os dados da equipe sugerem que alterar a espessura do ímã quiral pode fazer com que alguns pares de paredes de domínio girem em direções opostas, conhecidas como tendo quiralidade oposta. Além disso, os pesquisadores descobriram que paredes de domínio com quiralidade oposta se movem uma em direção à outra e se aniquilam quando expostas a um campo magnético externo. As descobertas podem informar pesquisas futuras sobre o controle de propriedades magnéticas para aplicações tecnológicas. + Explorar mais

A velocidade das paredes do domínio magnético é fundamentalmente limitada