Новости

Наноперфорированные пленки с «сильными» свойствами

22 октября 2020 Рубрика: Новости организаций Ключевые слова: УрФУ, наноперфорированные пленки, магнитные пленочные покрытия

Сотрудники Уральского федерального университета с коллегами из Института материаловедения в Мадриде работают над производством металлических пленок с упорядоченной наноразмерной структурой.

Если, создавая упорядоченный массив наноразмерных отверстий с одинаковым диаметром на большой площади, делать отверстия в сплошной пленке, то такая работа будет сложной и затратной. Группа исследователей решила выполнить эту задачу по-другому — воспользовавшись эффектом самосборки (самоорганизации). Такой эффект предполагает применение технологии анодирования алюминия для получения пористых поверхностей с небольшой модификацией, позволяющей получать отверстия с хорошо контролируемым диаметром, упорядоченные в гексагональную решетку.

Процесс самоорганизации обеспечивает получение поверхности, которая напоминает пчелиные соты, которые уменьшили в миллион раз. Разработанный учеными способ позволяет с высокой точностью задать диаметр отверстий и расстояние между их центрами на большой площади в широких пределах — от 20 до 800 нанометров. Полученная поверхность была использована исследователями для напыления магнитных пленочных покрытий.

«Подложку из алюминия с упорядоченными порами разработали еще 25 лет назад. В последние годы ее используют как основу для нанесения пленок, в том числе магнитных, и как шаблон для выращивания металлических нанопроводов, — рассказал старший научный сотрудник отдела магнетизма твердых тел УрФУ Никита Кулеш. — Мы в этом плане не первые. Уникальность нашей работы заключается в использовании аморфной пленки TbCo с перпендикулярной магнитной анизотропией. Необычен этот материал тем, что в нем присутствуют две магнитные подрешетки, магнитные моменты которых направлены в противоположные стороны. Для определенных составов при нагреве или охлаждении будут существенно изменяться магнитные свойства, например, будет доминировать магнитный момент тербия или кобальта, либо они окажутся практически равными. Это свойство может оказаться особенно полезно при создании сред для магнитной записи информации».

Особенностью металлической пленки, толщина которой составляет около 30 нанометров, ученые называют точность повторения рельефа поверхности, что позволяет при использовании пористых подложек анодированного алюминия получить пленку, покрытую наноразмерными отверстиями приблизительно одинакового диаметра. Это необходимо для влияния на магнитные свойства материала пленки путем изменения размеров структурных элементов.

Диаметр и расстояние между центрами в исследовании наноперфорированных магнитных пленок будут параметрами, размер которых оказывается сопоставим с толщиной покрытия и шириной доменной стенки. Наблюдение за этими расстояниями позволит контролировать локальные магнитные поля рассеяния и эффективность закрепления доменной стенки при перемагничивании пленки.

По мнению ученых, использовать массив отверстий можно для улучшения некоторых свойств магнитной пленки. В ходе эксперимента они выяснили, что локальное изменение формы пленки привело к усилению магнитной анизотропии в направлении, перпендикулярном плоскости. А отверстия размером с доменную стенку поспособствовали повышению критического поля.

«Магнитная пленка с наноразмерными отверстиями интересна тем, что позволяет преодолеть так называемый суперпарамагнитный предел — когда размер бита становится настолько мал, что энергия тепловых колебаний начинает преобладать над энергией магнитной анизотропии, — объяснил Кулеш. — Это, конечно, приводит к потере записанной информации. Остается два варианта: искать материал с большей энергией магнитной анизотропии или увеличивать размер бита. Использование массива наноразмерных дефектов позволяет реализовать третий вариант — стабилизировать намагниченность бита за счет создания магнитного мостика между соседними битами».

Область применения наноперфорированных пленок не ограничена системами хранения и обработки информации. Также их можно использовать как сенсоры магнитных наночастиц или для контроля концентрации частиц в жидкостях. Исследование описано в журнале Nanotechnology.

Добавить комментарий

  • 30
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 7
  • 8
  • 9
  • 10
  • 11
  • 12
  • 13
  • 14
  • 15
  • 16
  • 17
  • 18
  • 19
  • 20
  • 21
  • 22
  • 23
  • 24
  • 25
  • 26
  • 27
  • 28
  • 29
  • 30
  • 31
  • 1
  • 2
  • 3