La última generación de discos duros magnéticos está hecha de películas delgadas magnéticas, que son materiales invar. Permiten una densidad de almacenamiento de datos extremadamente robusta y alta por calentamiento local de nanodominios ultra pequeños con un láser, llamado grabación magnética asistida por calor o HAMREl volumen en tales materiales invar apenas aumenta a pesar del calentamiento. Un material tecnológicamente relevante para tales memorias de datos HAMR son películas delgadas de nanogranos de hierro y platino. Un equipo internacional dirigido por el grupo de investigación conjunto del Prof. Dr. Matias Bargheer en HZB y elLa Universidad de Potsdam ahora ha observado experimentalmente por primera vez cómo una interacción especial de celosía de espín en estas películas delgadas de hierro y platino cancela la expansión térmica de la celosía de cristal.
En equilibrio térmico, el hierro-platino FePt pertenece a la clase de materiales invar, que apenas se expanden cuando se calientan. Este fenómeno se observó ya en 1897 en la aleación de níquel-hierro "Invar", pero es soloEn los últimos años, los expertos han podido entender qué mecanismo lo está impulsando: normalmente, el calentamiento de sólidos conduce a vibraciones reticulares que causan expansión porque los átomos vibrantes necesitan más espacio. Sorprendentemente, sin embargo, calentar los espines en FePt conduce al efecto contrario.: cuanto más calientes son los giros, más se contrae el material a lo largo de la dirección de magnetización. El resultado es la propiedad conocida de Invar: expansión mínima.
Un equipo dirigido por el Prof. Matias Bargheer ahora ha comparado experimentalmente este fascinante fenómeno por primera vez en diferentes películas delgadas de hierro y platino. Bargheer dirige un grupo de investigación conjunto en Helmholtz-Zentrum Berlin y la Universidad de Potsdam. Junto con colegas deLyon, Brno y Chemnitz, quería investigar cómo el comportamiento de las capas de FePt perfectamente cristalinas difiere de las películas delgadas de FePt utilizadas para los recuerdos HAMR, que consisten en nanogranos cristalinos de capas monatómicas apiladas de hierro y platino incrustadas en una matriz de carbono.
Las muestras se calentaron y excitaron localmente con dos pulsos láser en rápida sucesión y luego se midieron por difracción de rayos X para determinar qué tan fuerte se expande o contrae localmente la red cristalina.
"Nos sorprendió descubrir que las capas cristalinas continuas se expanden cuando se calientan brevemente con luz láser, mientras que los nano granos libremente dispuestos se contraen en la misma orientación de cristal", explica Bargheer. "Por otro lado, las memorias de datos HAMR, cuyo nano-los granos están incrustados en una matriz de carbono y crecidos en un sustrato reaccionan mucho más débiles a la excitación láser: primero se contraen ligeramente y luego se expanden ligeramente ".
"A través de estos experimentos con pulsos de rayos X ultracortos, hemos podido determinar qué tan importante es la morfología de tales películas delgadas", dice Alexander von Reppert, primer autor del estudio y estudiante de doctorado en el grupo de Bargheer. El secreto esContracción transversal, también conocida como el efecto Poisson. "Todo el que haya presionado firmemente sobre un borrador lo sabe", dice Bargheer. "El caucho se vuelve más grueso en el medio". Y Reppert agrega: "Las nanopartículas también pueden hacer eso, mientras queen la película perfecta no hay espacio para la expansión en el plano, lo que tendría que ir junto con la contracción impulsada por giro perpendicular a la película ".
Por lo tanto, FePt, incrustado en una matriz de carbono, es un material muy especial. No solo tiene propiedades magnéticas excepcionalmente robustas. Sus propiedades termomecánicas también evitan que se cree una tensión excesiva cuando se calienta, lo que destruiría el material, y eso es importantepara HAMR!
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Materiales proporcionado por Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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