В основе новой магнитной системы лежит достаточно распространенный механизм, известный под названием «трещотка». Эта тепловая трещотка изготовлена из весьма необычного материала, который можно назвать термином «искусственный спин-лед» (artificial spin ice), в объем которого включено множество крошечных наномагнитов, наночастиц их пермаллоевого сплава, сплава железа-никеля.
Помимо тепловой энергии, такая система способна преобразовывать в движение энергию магнитного поля, которое приводит к смещению векторов намагничивания отдельных наномагнитов. При этом, данное смещение имеет кольцевой характер и вращается в одном из двух возможных направлений. «Мы достаточно долго пытались разобраться, почему это работает вообще» — рассказывает профессор Джино Ркак (Gino Hrkac), — «И только в самом конце мы поняли, что на противоположных краях тепловой трещотки создается ассиметричный энергетический потенциал, отражающийся на распределении совокупного магнитного поля множества наномагнитов. И эта ассиметрия заставляет область намагниченности вращаться в одном из двух направлений».
Для изучения особенностей магнитного состояния тепловой трещотки ученые использовали рентген и так называемый дихроический магнитный эффект (magnetic dichroic effect). А собственно измерения были произведены при помощи источника рентгеновского излучения SLS института Пола Шеррера, Швейцарии, и источника Advanced Light Source Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли, США.
Как уже упоминалось выше, новый эффект, работающий на уровне условно двухмерных магнитных материалов, может быть использован в различных наноразмерных устройствах, включая магнитные и тепловые нанодвигатели, датчики и т.п. Кроме этого, новый эффект может стать основным принципом работы новых устройств хранения информации, биты которой записываются в магнитны ячейки путем их быстрого локального нагрева при помощи импульсов лазерного света.
