Исследователи сосредоточили свое внимание на моделировании мощного и широко распространенного инструмента для характеристики магнитных материалов, названных ферромагнитным резонансом (FMR). FMR измеряет поглощение микроволновой радиации тонким образцом. Знание, какие микроволновые частоты поглощены больше всего, может обеспечить много ключевых свойств материала.
Одна такая решающая собственность – параметр демпфирования, который является индикатором того, как быстро память, сделанная из магнитного материала, может сохранить и выпустить данные.Команда использовала математический инструмент, известный как метод конечных элементов, чтобы моделировать простое цилиндрическое наноустройство во всех трех измерениях. Вычисляя энергетические уровни устройства во внешнем магнитном поле, команда могла предсказать сигнал FMR для устройств переменных размеров.Исследователи сравнили свои моделирования с экспериментальными данными, полученными на нанодисках, сделанных из сплава железа никеля, известного как пермаллой, и нашли хорошее соглашение для всех размеров устройства. «Другие группы обеспечили дополнительные результаты эксперимента, которые далее подтверждают точность наших предсказаний», говорит Исон.
Способность предсказать параметр демпфирования наноструктурированных магнитных материалов важна, потому что трудно экспериментально измерить эту собственность – частично, потому что сигналы FMR от крошечных целей обычно слабы. Вместо этого исследователи должны изучить намного более крупные устройства и надеяться, что параметр демпфирования подобен для наноструктур.
Недавние эксперименты находились в противоречии по этому вопросу масштаба. «Одна исследовательская группа нашла из их экспериментов, что размер устройства не имеет значения в измерении демпфирования, в то время как другая группа нашла, что это делает», объясняет Исон. «Мы решили эту дилемму: оказывается, что они были оба правы». Сэбино добавляет: «Результаты были противоречащими из-за различных свойств материала».
Моделирования показали, что магнитные свойства ‘в самолете’ чувствительны к размерам устройства, тогда как свойства ‘из самолета’ постоянные (см. изображение).«Содействие в ясное понимание этого эффекта – одна из самых приятных частей этой работы», говорит Исон.