साना चुम्बकहरूको भित्री कार्यहरू हेर्नको लागि नयाँ तरिका

NTNU का अन्वेषकहरूले केही अत्यन्त उज्यालो एक्स-रेहरूको सहयोगमा चलचित्रहरू बनाएर सानो स्केलमा चुम्बकीय सामग्रीहरूमा प्रकाश पारिरहेका छन्।

एरिक फोल्भेन, NTNU को इलेक्ट्रोनिक प्रणाली विभागमा अक्साइड इलेक्ट्रोनिक्स समूहका सह-निर्देशक, र बेल्जियमको NTNU र गेन्ट विश्वविद्यालयका सहकर्मीहरूले बाहिरी चुम्बकीय क्षेत्रबाट विचलित हुँदा पातलो-फिल्म माइक्रोमैग्नेटहरू कसरी परिवर्तन हुन्छन् भनेर हेर्नको लागि सेट गरे।काम, आंशिक रूपमा NTNU नानो र नर्वेको अनुसन्धान परिषद द्वारा वित्त पोषित, जर्नल भौतिक समीक्षा अनुसन्धान मा प्रकाशित भएको थियो।

साना चुम्बकहरू

Einar Standal Digernes ले प्रयोगमा प्रयोग हुने सानो वर्ग चुम्बकको आविष्कार गरे।

NTNU Ph.D द्वारा सिर्जना गरिएको सानो वर्ग चुम्बक।उम्मेद्वार Einar Standal Digernes, केवल दुई माइक्रोमिटर चौडा छ र चार त्रिकोणीय डोमेनमा विभाजित छ, प्रत्येक चुम्बकीय दिशामा फरक चुम्बकीय अभिमुखीकरण घडीको दिशामा वा म्याग्नेट वरिपरि घुमाउने दिशामा।

केही चुम्बकीय सामग्रीहरूमा, परमाणुहरूको साना समूहहरू डोमेन भनिने क्षेत्रहरूमा एकसाथ ब्यान्ड हुन्छन्, जसमा सबै इलेक्ट्रोनहरू समान चुम्बकीय अभिमुखीकरण हुन्छन्।

NTNU म्याग्नेटहरूमा, यी डोमेनहरू केन्द्रीय बिन्दुमा भेटिन्छन् - भोर्टेक्स कोर - जहाँ चुम्बकीय क्षणले सामग्रीको प्लेन भित्र वा बाहिर सिधै बिन्दु गर्छ।

फोल्भेनभन्छन्,“जबहामीलेचुम्बकीयक्षेत्रलागूगर्छौं, यी डोमेनहरू मध्ये धेरैले एउटै दिशामा पोइन्ट गर्नेछन्।""तिनीहरू बढ्न सक्छन् र तिनीहरू संकुचित गर्न सक्छन्, र त्यसपछि तिनीहरू एक अर्कामा विलय गर्न सक्छन्।"

इलेक्ट्रोनहरू लगभग प्रकाशको गतिमा

यो देख्नु सजिलो छैन।अन्वेषकहरूले आफ्ना माइक्रोम्याग्नेटहरूलाई 80 मिटर चौडा डोनट-आकारको सिन्क्रोट्रोनमा लगे, जसलाई BESSY II भनिन्छ, बर्लिनमा, जहाँ इलेक्ट्रोनहरू लगभग प्रकाशको गतिमा यात्रा नगरेसम्म द्रुत हुन्छन्।ती द्रुत गतिमा चल्ने इलेक्ट्रोनहरू त्यसपछि अत्यन्त उज्ज्वल एक्स-रेहरू उत्सर्जन गर्छन्।

"हामी यी एक्स-रेहरू लिन्छौं र तिनीहरूलाई हाम्रो माइक्रोस्कोपमा प्रकाशको रूपमा प्रयोग गर्छौं," फोल्भेन भन्छन्।

किनभने इलेक्ट्रोनहरू दुई नानोसेकेन्डद्वारा छुट्याइएको गुच्छाहरूमा सिन्क्रोट्रोन वरिपरि घुम्छन्, तिनीहरूले उत्सर्जित एक्स-रेहरू सटीक दालहरूमा आउँछन्।

एक स्क्यानिङ ट्रान्समिशन एक्स-रे माइक्रोस्कोप, वा STXM, सामग्रीको चुम्बकीय संरचनाको स्न्यापसट सिर्जना गर्न ती एक्स-रेहरू लिन्छ।यी स्न्यापसटहरू सँगै सिलाई गरेर, शोधकर्ताहरूले अनिवार्य रूपमा एक चलचित्र सिर्जना गर्न सक्छन् कसरी माइक्रोम्याग्नेट समयसँगै परिवर्तन हुन्छ।

STXM को सहयोगमा, फोल्भेन र उनका सहकर्मीहरूले चुम्बकीय क्षेत्र उत्पन्न गर्ने करंटको पल्ससँग तिनीहरूको माइक्रोम्याग्नेटहरूलाई बाधा पुर्याए, र डोमेनहरूले आकार परिवर्तन गरेको र भोर्टेक्स कोर केन्द्रबाट सरेको देखे।

"तपाईसँग एकदमै सानो चुम्बक छ, र त्यसपछि तपाइँ यसलाई पोक गर्नुहुन्छ र यसलाई पुन: बसोबास गर्ने रूपमा चित्रण गर्ने प्रयास गर्नुहुन्छ," उनी भन्छन्।पछि, तिनीहरूले कोर बीचमा फर्केको देखे - तर घुमाउरो बाटोमा, सीधा रेखा होइन।

फोल्भेन भन्छन्, "यसले केन्द्रमा एक प्रकारको नृत्य गर्नेछ।

एउटा पर्ची र यो सकियो

त्यो किनभने तिनीहरू एपिटेक्सियल सामग्रीहरू अध्ययन गर्छन्, जुन सब्सट्रेटको शीर्षमा सिर्जना गरिएको छ जसले अनुसन्धानकर्ताहरूलाई सामग्रीको गुणहरू ट्वीक गर्न अनुमति दिन्छ, तर STXM मा एक्स-रेहरू रोक्छ।

NTNU NanoLab मा काम गर्दै, अन्वेषकहरूले यसको चुम्बकीय गुणहरू सुरक्षित गर्न कार्बनको तह मुनि तिनीहरूको माइक्रोमैग्नेट गाडेर सब्सट्रेट समस्या समाधान गरे।

त्यसपछि तिनीहरूले ग्यालियम आयनहरूको केन्द्रित बीमको साथ तलको सब्सट्रेटलाई सावधानीपूर्वक र ठीकसँग काटिदिए जबसम्म धेरै पातलो तह मात्र बाँकी रह्यो।मेहनती प्रक्रिया प्रति नमूना आठ घण्टा लाग्न सक्छ - र एक स्लिप अप विपत्तिको हिज्जे हुन सक्छ।

“महत्वपूर्णकुराकेहोभने,यदितपाईंलेचुम्बकत्वलाई मार्नु भयो भने, हामी बर्लिनमा बस्नु अघि हामीलाई थाहा हुँदैन," उनी भन्छन्।"चाल, अवश्य पनि, एक भन्दा बढी नमूना ल्याउन।"

आधारभूत भौतिकीदेखि भविष्यका उपकरणहरूमा

धन्यबाद यसले काम गर्यो, र टोलीले तिनीहरूको सावधानीपूर्वक तयार नमूनाहरू प्रयोग गर्यो कि कसरी माइक्रोम्याग्नेटको डोमेनहरू समयसँगै बढ्छन् र संकुचित हुन्छन्।तिनीहरूले कम्प्यूटर सिमुलेशनहरू पनि राम्रोसँग बुझ्नको लागि कस्ता बलहरू काममा थिए भनेर सिर्जना गरे।

मौलिक भौतिक विज्ञानको हाम्रो ज्ञानलाई अगाडि बढाउनका साथै, यी लम्बाइ र समय मापनहरूमा चुम्बकत्वले कसरी काम गर्छ भन्ने कुरा बुझेर भविष्यका यन्त्रहरू सिर्जना गर्न सहयोगी हुन सक्छ।

चुम्बकत्व पहिले नै डाटा भण्डारणको लागि प्रयोग गरिएको छ, तर अन्वेषकहरूले हाल यसलाई थप शोषण गर्ने तरिकाहरू खोजिरहेका छन्।भर्टेक्स कोरको चुम्बकीय अभिमुखीकरण र माइक्रोमैग्नेटको डोमेनहरू, उदाहरणका लागि, 0s र 1s को रूपमा जानकारी इन्कोड गर्न प्रयोग गर्न सकिन्छ।

अन्वेषकहरूले अब यो काम एन्टि-फेरोम्याग्नेटिक सामग्रीको साथ दोहोर्याउने लक्ष्य राखेका छन्, जहाँ व्यक्तिगत चुम्बकीय क्षणहरूको शुद्ध प्रभाव रद्द हुन्छ।कम्प्युटिङको कुरा गर्दा यी आशाजनक हुन्छन्- सिद्धान्तमा, एन्टी-फेरोम्याग्नेटिक सामग्रीहरू यन्त्रहरू बनाउन प्रयोग गर्न सकिन्छ जसलाई थोरै ऊर्जा चाहिन्छ र शक्ति हराउँदा पनि स्थिर रहन्छ-तर तिनीहरूले उत्पादन गर्ने संकेतहरू धेरै कमजोर हुने भएकाले अनुसन्धान गर्न धेरै गाह्रो हुन्छ। ।

त्यो चुनौतीको बाबजुद, फोल्भेन आशावादी छन्।"हामीले नमूनाहरू बनाउन सक्छौं र एक्स-रेहरू मार्फत हेर्न सक्छौं भनेर देखाएर हामीले पहिलो जमिन ढाक्यौं," उनी भन्छन्।"अर्को चरण भनेको एन्टी-फेरोम्याग्नेटिक सामग्रीबाट पर्याप्त संकेत प्राप्त गर्न पर्याप्त उच्च गुणस्तरको नमूनाहरू बनाउन सकिन्छ कि भनेर हेर्नु हुनेछ।"