Исследователи сосредоточили свое внимание на моделировании мощного и широко распространенного инструмента для характеристики магнитных материалов, называемого ферромагнитным резонансом (FMR). FMR измеряет поглощение микроволнового излучения тонким образцом. Знание того, какие микроволновые частоты поглощаются больше всего, может обеспечить ряд ключевых свойств материала. Одним из таких важных свойств является параметр демпфирования, который является показателем того, как быстро память, сделанная из магнитного материала, может сохранять и передавать данные.
Команда использовала математический инструмент, известный как метод конечных элементов, для моделирования простого цилиндрического наноустройства во всех трех измерениях. Вычислив уровни энергии устройства во внешнем магнитном поле, команда смогла предсказать сигнал FMR для устройств различных размеров.
Исследователи сравнили свое моделирование с экспериментальными данными, полученными на нанодисках из сплава никель-железо, известного как пермаллой, и обнаружили хорошее согласие для устройств всех размеров. «Другие группы предоставили дополнительные экспериментальные результаты, которые еще больше подтверждают точность наших прогнозов», — говорит Исон.Возможность предсказывать параметр затухания наноструктурированных магнитных материалов важна, потому что экспериментально измерить это свойство сложно — отчасти потому, что сигналы FMR от крошечных мишеней обычно слабые.
Вместо этого исследователи должны изучить гораздо более крупные устройства и надеяться, что параметр затухания аналогичен для наноструктур.Недавние эксперименты по этому поводу противоречат друг другу. «Одна исследовательская группа обнаружила в ходе своих экспериментов, что размер устройства не имеет значения при измерении демпфирования, в то время как другая группа обнаружила, что это имеет значение», — объясняет Исон. «Мы решили эту дилемму: оказалось, что они оба были правы».
Сабино добавляет: «Результаты были противоречивыми из-за различных свойств материалов».Моделирование показало, что магнитные свойства «в плоскости» чувствительны к размерам устройства, в то время как свойства «вне плоскости» постоянны (см. Изображение).
«Содействие четкому пониманию этого эффекта — одна из самых приятных частей этой работы», — говорит Исон.