Ricercatori dell’Università Martin Lutero di Halle-Wittenberg (MLU) e dell’Istituto Max Planck di Microstruttura Fisica a Halle hanno recentemente presentato un metodo innovativo per l’analisi di nanostrutture magnetiche con una precisione eccezionale. Questa tecnica ha raggiunto una risoluzione di circa 70 nanometri, superando di gran lunga il limite di 500 nanometri dei tradizionali microscopi ottici. I risultati di questa ricerca sono stati pubblicati sull’ultimo numero di ACS Nano.
Avanzamento nell’Imaging a Nanoscala
I microscopi ottici convenzionali si trovano spesso limitati dalla lunghezza d’onda della luce, che impedisce la risoluzione di dettagli più piccoli di circa 500 nanometri. Tuttavia, un nuovo metodo ha superato questa barriera sfruttando l’effetto Nernst anomalo (ANE) insieme a una punta metallica a scala nanometrica. Questo approccio innovativo consente un’immagine basata su ANE con una risoluzione molto più elevata rispetto alla microscopia ottica convenzionale, raggiungendo una risoluzione di circa 70 nanometri.
Il Professor Georg Woltersdorf dell’Istituto di Fisica presso MLU spiega che l’ANE genera una tensione elettrica in un metallo magnetico che è perpendicolare sia alla sua magnetizzazione che a un gradiente di temperatura. Un raggio laser si concentra sulla punta di un microscopio a forza, provocando un gradiente di temperatura sulla superficie del campione limitato spazialmente alla nanoscala. La punta metallica agisce come un’antenna, concentrandosi il campo elettromagnetico in una piccola area sotto il suo apice.
Avanzamento nell’Analisi della Struttura Magnetica
Il team di ricerca ha dimostrato che il gradiente di temperatura nel piano è critico per l’indagine della polarizzazione fuori dal piano tramite misurazioni ANE. Questo metodo è stato applicato con successo a una struttura a vortice magnetico, confermando la sua affidabilità per la visualizzazione di strutture magnetiche a scala nanometrica.
Miglioramento dell’Imaging Spintronico e delle Applicazioni
Un vantaggio significativo di questa nuova tecnica è la sua capacità di funzionare anche con materiali antiferromagnetici chirali. Il Professor Woltersdorf sottolinea che i risultati ottenuti sono cruciali per l’imaging termoelettrico dei componenti spintronici, e che il metodo può essere applicato con successo a sistemi antiferromagnetici chirali.
Il team di ricerca, insieme alla Freie Universität Berlin, all’Università di Ratisbona e all’Istituto Max Planck di Microstruttura Fisica a Halle, sta attualmente cercando finanziamenti nell’ambito della Strategia di Eccellenza per gettare le basi per nuovi concetti nell’elettronica del futuro.
Riferimento: Imaging a Campo Vicino Basato sull’Effetto Nernst Anomalo di Nanostrutture Magnetiche di Atul Pandey, Jitul Deka, Jiho Yoon, Anagha Mathew, Chris Koerner, Rouven Dreyer, James M. Taylor, Stuart S. P. Parkin e Georg Woltersdorf, 5 novembre 2024, ACS Nano. DOI: 10.1021/acsnano.4c09749. Il lavoro è stato finanziato dalla Fondazione Tedesca per la Ricerca (DFG) nell’ambito del Centro di Ricerca Collaborativa / Transregio (CRC TRR) 227, Progetto-1D 328545488.
