EO_461

27 / 102

TECH INSIGHT
MAGNONICA
27 - ELETTRONICA OGGI 461 - APRILE 2017
Circuiti magnonici
Al NaBiS del PoliFAB, il gruppo che si occupa di na-
nomagnetismo all’interno del centro ricerche del Po-
litecnico di Milano dedicato alle micro e nano tecno-
logie, è stata sviluppata una nuova tecnica che con-
sente di sfruttare la magnonica per realizzare circuiti
magnetici con caratteristiche e prestazioni molto più
interessanti dal punto di vista applicativo rispetto a
quanto ottenuto finora dalla spintronica. La “thermal-
ly assisted magnetic scanning probe lithography”, o
tam-SPL presentata su Nature Nanotechnology, per-
mette di disegnare film magnonici su opportuni sub-
strati composti da materiali FM e AF con il vantaggio
di ottenere nano pattern con un’eccezionale stabilità
fisica e in grado di vivere a lungo senza subire in-
terferenze magnetiche dall’esterno mentre possono
essere modificati o cancellati a piacimento con un’a-
zione termica localizzata. Diversamente dall’attuale
litografia, che implica l’asportazione del materiale
dove si scavano le piste circuitali, con la tam-SPL il
materiale rimane al suo posto perché il disegno av-
viene riscaldando la sua superficie con la punta di un
microscopio a scansione di sonda (scanning probe
microscopy). La risoluzione della punta è nell’ordine
della decina di nanometri e consente di imporre nel
materiale sottostante per un’analoga profondità una
magnetizzazione stabile con valore proporzionale alla
temperatura di riscaldamento utilizzata.
I ricercatori del Polifab hanno sovrapposto a uno stra-
to di materiale FM spesso qualche decina di nanome-
tri uno strato AF con le stesse dimensioni e poi hanno
dimostrato che al passare della punta calda gli spin
degli elettroni AF posti esattamente sotto la punta
invertono l’allineamento rispetto a quelli circostanti.
Questo fenomeno induce una variazione dell’allinea-
mento negli spin degli elettroni FM sottostanti ma cir-
costanti rispetto a quelli centrali che si trovano sotto
la punta che rimangono inalterati.
Ciò significa che in un “pozzo” con diametro delle
dimensioni della punta rimane un’informazione ma-
gnonica legata agli spin degli elettroni FM che non
cambiano più, se non sottoposti a un nuovo proces-
so termico, giacché non sono disturbati né da quel-
li circostanti né da quelli AF sovrastanti che, anzi, li
proteggono dai campi magnetici esterni. A differen-
za dell’attuale litografia, la tam-SPL è reversibile e
consente di magnetizzare o smagnetizzare i pattern
semplicemente ripassandoci sopra con la punta cal-
da dato che la loro composizione chimica e la loro
struttura fisica e reticolare rimangono inalterate. Fra
le due popolazioni di spin nel materiale ferromagneti-
co si osserva, inoltre, un netto spostamento del ciclo
d’isteresi degli elettroni e questo fenomeno può esse-
re sfruttato per studiare come realizzare nuovi tipi di
elementi circuitali magnonici.
Riferimento
Nature Nanotechnology 7-mar-2016, “Nanopatterning
reconfigurable magnetic landscapes via thermally
Fig. 2 – I pattern magnonici sono riscrivibili, non alterano la struttura reticolare e non ne subiscono l’influenza rimanendo immuni dalla resistenza
elettrica e dai campi magnetici esterni