Ученые создали нанопленки с программируемыми магнитными свойствами

Магнитная нанопленка (кобальт толщиной ~3 нм) была осаждена на растянутую подложку вдоль направления x. При возвращении подложки в расслабленное состояние атомное расстояние в направлении x сократилось (схема, справа вверху). Кривые намагниченности, измеренные при приложении магнитных полей параллельно и перпендикулярно направлению x, значительно различаются, демонстрируя, что магнитная анизотропия встроена в пленку (внизу). Автор: Applied Physics Letters (2025). DOI: 10.1063/5.0279452

Ученые из Университета Осаки и Университета Тохоку разработали методику создания наномасштабных магнитных тонких пленок со встроенной функциональностью. Используя растяжимость гибких подложек, они могут точно контролировать атомное расстояние в этих нанопленках, фактически «программируя» желаемые магнитные свойства непосредственно в материал.

Этот инновационный подход преодолевает ограничения традиционных методов осаждения и открывает путь к прогрессу в различных областях — от электроники до фундаментальной науки о материалах.

Исследователи осаждают магнитную нанопленку, такую как кобальт или никель, на предварительно растянутую гибкую подложку. При снятии натяжения подложка сжимается, сжимая нанопленку и изменяя ее атомное расстояние.

Это контролируемое сжатие напрямую влияет на магнитную анизотропию пленки, позволяя исследователям точно настраивать ее магнитное поведение. Эксперименты показали, что большее растяжение подложки приводит к более сильной встроенной магнитной анизотропии.

Кроме того, им успешно удалось создать двухслойную структуру с перпендикулярными направлениями намагниченности, что потенциально полезно для магнитных датчиков и тензодатчиков.

Эта способность настраивать магнитные свойства в наномасштабе имеет важные последствия. Она открывает двери для разработки новых магнитных материалов с индивидуальными функциональными возможностями, выходящими за рамки традиционных методов. Более того, простота и адаптивность этой техники расширяют ее потенциал для широкого спектра материалов помимо магнитов, включая сверхпроводники, полупроводники и диэлектрики.

Доктор Дайти Чиба, руководивший исследованием, заявил:

«Даже материалы, которые кажутся жесткими в объемной форме, могут стать удивительно гибкими в наномасштабе. Используя эту присущую гибкость, мы можем манипулировать атомным расстоянием и фундаментально изменять свойства материала. Этот подход "встраивания" функциональности во время изготовления представляет собой новый рубеж в материаловедении, позволяя нам адаптировать материалы для конкретных применений с беспрецедентным контролем».

Дополнительная информация: T. Morita et al, Tailoring magnetic anisotropy via built-in strain in thin films, Applied Physics Letters (2025). DOI: 10.1063/5.0279452