Плотность магнитной записи увеличивается с каждым годом, однако уже сейчас исследователям приходится бороться с рядом фундаментальных проблем. Во-первых, размеры областей, соответствующих индивидуальным битам информации, ограничиваются суперпарамагнитным пределом, а во-вторых, само получение достаточно малых битов сопряжено с определенными трудностями – магнитные наночастицы агрегируются, химически реагируют, перемагничивают друг друга и т.п.
Перспективным направлением является синтез ориентированных наночастиц магнитных материалов. При таком подходе особо важно использовать направление bottom-up, в частности, явление самоорганизации. Исследователи из Буффало и Линкольна (США) смогли изготовить массивы упорядоченных наноточек FePt, используя в качестве темплата нанопористые пленки из оксида алюминия.
Расстояние между наноточками в полученной структуре составляет 25 нм, а плотность магнитных битов на поверхности достигает 1012 точек на квадратный дюйм. Наноточки ориентированы так, что ось легкого намагничивания располагается перпендикулярно поверхности. Благодаря большой константе магнитокристаллической анизотропии, FePt обладает значительной коэрцитивной силой. Таким образом, материалу присущи важнейшие свойства, необходимые для магнитной записи будущего – перпендикулярная анизотропия, большая коэрцитивная сила и высокая плотность размещения битов.
Пористые матрицы из оксида алюминия были получены методом анодного оксидирования алюминиевой фольги. Такой метод позволяет получать гексагонально упакованные массивы пор и путем подбора условий синтеза (состав раствора, концентрации веществ, температура и напряжение) контролировать диаметр пор и толщину стенок.
Через пористый темплат на подложку были напылены чередующиеся слои Fe/Pt, после чего оксид алюминия был удален. Для образования фазы FePt был осуществлен быстрый отжиг при температурах 500-700 °С в течение 1-600 с.
Структура массива наноточек FePt полностью повторяет расположение пор в темплате. По данным рентгеновской дифракции точки текстурированы вдоль оси легкого намагничивания (001). Авторы отмечают, что обычно такие результаты достигаются только при эпитаксиальном росте на монокристаллических подложках. Магнитные измерения подтверждают, что ось легкого намагничивания направлена перпендикулярно поверхности массива. Коэрцитивная сила точек диаметром 70 нм достигает 15 кЭ в перпендикулярном внешнем поле.
Расчеты показывают, что суперпарамагнитный придел для сферических частиц FePt составляет 4.4 нм, а при периодичности расположения точек в 6 нм можно достичь плотности 20 Тбит/дюйм2. Однако, по словам исследователей, для реального применения материала необходимо проделать очень большую работу – разработать методы получения высокоупорядоченных пористых темплатов, имеющих значительную площадь, изучить однородность магнитных свойств отдельных наноточек, придумать способы записи на такие массивы и т.д., и т.п.
Работа «FePt nanodot arrays with perpendicular easy axis, large coercivity, and extremely high density» была опубликована в Applied Physics Letters.
