Data incepere proiect 01.07.2023

Data finalizare proiect 30.06.2026

Directorul de proiect şi instituţia gazdă:

Numele: Bran

Prenume: Cristina

Data nașterii: 1978

Absolvent de doctorat din (anul): 2010

Telefon: +34 667388631

Adresa de e-mail: cristina.bran@icmm.csic.es

Numele instituției: INSTITUTUL NAȚIONAL DE CERCETARE-DEZVOLTARE PENTRU FIZICA MATERIALELOR - INCDFM BUCUREȘTI

Adresa instituției: Atomistilor 405 A, Măgurele, Ilfov

Persoana de contact din cadrul instituției: Dr. Ionuț-Marius Enculescu; encu@infim.ro

Titlul proiectului 3D MAGNETIC NANOSTRUCTURES FOR ADVANCED TECHNOLOGIES (NANOSTRUCTURI MAGNETICE 3D PENTRU TEHNOLOGII AVANSATE)

Contract de finantare nr.760083/23.05.2023

Sumar

Proiectul vizează fabricarea de nanostructuri magnetice 3D cu geometrie curbată și investigarea câtorva funcționalități importante ale acestor nanostructuri ca și candidați pentru noi aplicații nanotehnologice 3D de economisire a energiei.

În ultimele decenii, cercetarea în domeniul materialelor magnetice s-a concentrat pe materiale 2D cu o multitudine de noi efecte fizice și aplicații tehnologice. Acestea oferă funcționalități versatile și sunt utilizate pentru generarea de energie, pentru stocarea datelor și pentru calcul. Deoarece dispozitivele de suport magnetic se apropie rapid de limita de contracție în sistemele 2D, există un interes crescând pentru trecerea la trei dimensiuni (3D), unde nu numai că se poate crește densitatea de stocare cu arhitecturi 3D, dar geometriile 3D pot modifica proprietățile magnetice și pot oferi noi funcționalități.

În nanomagneții 3D cu geometrie cilindrică devin posibile configurații magnetice mai complexe, multe dintre ele cu proprietăți fără precedent: se produce o interacțiune Dzyaloshinskii-Moriya eficientă, fără a fi nevoie de material special, ii) pot găzdui pereți de domenii "Bloch point" protejati topologic, care pot atinge viteze foarte mari, sunt stabile și nu suferă de "Walker breakdown", un fenomen care limitează viteza pereților în nanostructurile 2D litografice plane. Predicțiile teoretice de mai sus privind noile proprietati magnetice care apar din geometria cilindrică sunt foarte recente și există puține verificări experimentale până în prezent. Este clar că, pentru a constitui o tehnologie 3D nouă, ar trebui mai întâi să se investigheze cum să se manipuleze pereții de domeniu și alte structuri magnetice în nanostructurile cilindrice prin metoda eficientă din punct de vedere energetic.

În acest proiect, explorăm posibilitatea de a utiliza metode eficiente din punct de vedere energetic pentru a manipula magnetizarea și pereții de domeniu în nanostructuri cilindrice magnetice 3D pentru viitoarele tehnologii. Prin etape combinate de cercetare, cum ar fi pregătirea nanostructurilor și a dispozitivelor proiectate, imagistica magnetică 3D, magnetorezistența și efectele termice, rezonanța feromagnetică în bandă largă și modelarea micromagnetică, vom încerca să avansăm posibilitatea de a utiliza aceste nanostructuri în dispozitivul magnetice 3D.

Propunerea noastră de cercetare se bazează în principal pe proiectarea și dezvoltarea de nanostructuri magnetice 3D din diferite materiale și geometrii și pe explorarea diferitelor modalități de a crea și manipula structuri magnetice în geometrie cilindrică. Aceasta va consta în următoarele obiective și sarcini de cercetare:

O1. Proiectarea și fabricarea de nanostructuri magnetice 3D. Proiectarea și fabricarea de nanostructuri cilindrice de înaltă calitate cu geometrie și compoziție adaptate vor fi pregătite prin metode avansate de preparare, cum ar fi depunerea electrochimică în șabloane poroase și prin combinarea litografiei avansate și a procesului de gravură cu ioni reactivi.

O2. Studiul stării magnetice și al texturilor magnetice topologic non-triviale în nanostructuri 3D.

Se va investiga starea magnetică a nanostructurilor în rețele și ca elemente individuale și corelația acesteia cu structura cristalografică. Adaptarea proprietăților magnetice și magnetorezistive prin reglaj geometric și anizotropic.  Imaginea configurațiilor locale de domenii ale nanoelementelor individuale în remanență va fi determinată prin tehnici MFM și XMCD-PEEM. Rezultatele experimentale vor fi susținute de simulări micromagnetice.

O3. Manipularea magnetizării și a pereților de domeniu magnetic în nanostructuri 3D.

Aici, ne propunem să găsim modalități eficiente din punct de vedere energetic de a controla magnetizarea și pereții domeniului magnetic, considerați "purtători de informație", pentru stocare compactă și comunicare eficientă din punct de vedere energetic. Aceasta se referă la starea lor micromagnetică și la mobilitatea lor. Dezvăluirea și înțelegerea magnetizării și a structurilor topologice non-triviale prin intermediul diferitelor tehnici de imagistică: MFM, XMCD-PEEM (imagine 3D completă a texturii magnetice din nanostructură) (sincrotron Alba), analiză cristalografică (HRTEM), caracterizare magnetică (magnetometrie) și modelare micromagnetică.

O4. Către aplicații tehnologice. Cunoștințele de mai sus vor fi aplicate în cele din urmă la diferite alternative pentru aplicații tehnologice bazate pe nanostructuri magnetice cilindrice 3D, în special noi modele de dispozitive magnetice 3D.