چھوٹےمیگیٹس کے اندرونی کام کو دیکھنے کا ایک نیا طریقہ

NTNU کے محققین کچھ انتہائی روشن ایکس رے کی مدد سے فلمیں بنا کر چھوٹے پیمانے پر مقناطیسی مواد پر روشنی ڈال رہے ہیں۔

ایرک فولوین، NTNU کے الیکٹرانک سسٹمز کے شعبہ میں آکسائیڈ الیکٹرانکس گروپ کے شریک ڈائریکٹر، اور بیلجیئم میں NTNU اور گینٹ یونیورسٹی کے ساتھی یہ دیکھنے کے لیے نکلے کہ باہر کے مقناطیسی میدان سے پریشان ہونے پر پتلی فلم کے مائیکرو میگنیٹس کیسے تبدیل ہوتے ہیں۔یہ کام، جزوی طور پر NTNU نانو اور ناروے کی ریسرچ کونسل کی طرف سے فنڈ کیا گیا، جرنل فزیکل ریویو ریسرچ میں شائع ہوا۔

چھوٹے میگنےٹ

Einar Standal Digernes نے تجربات میں استعمال ہونے والے چھوٹے مربع میگنےٹ کی ایجاد کی۔

چھوٹے مربع میگنےٹ، جو NTNU Ph.D کے ذریعہ بنائے گئے ہیں۔امیدوار Einar Standal Digernes، صرف دو مائیکرو میٹر چوڑے ہیں اور چار تکونی ڈومینز میں تقسیم ہوتے ہیں، ہر ایک مختلف مقناطیسی رخ کے ساتھ گھڑی کی سمت یا مخالف گھڑی کی سمت اشارہ کرتا ہے۔

بعض مقناطیسی مواد میں، ایٹموں کے چھوٹے گروپ ایک دوسرے کے ساتھ مل کر ڈومینز کہلاتے ہیں، جس میں تمام الیکٹران ایک ہی مقناطیسی سمت رکھتے ہیں۔

NTNU میگنےٹس میں، یہ ڈومینز ایک مرکزی نقطہ پر ملتے ہیں — ورٹیکس کور — جہاں مقناطیسی لمحے براہ راست مواد کے جہاز کے اندر یا باہر کی طرف اشارہ کرتے ہیں۔

فولوین کا کہنا ہے کہ "جب ہم مقناطیسی فیلڈ کا اطلاق کرتے ہیں، تو ان میں سے زیادہ سے زیادہ ڈومین ایک ہی سمت میں اشارہ کریں گے۔""وہ بڑھ سکتے ہیں اور سکڑ سکتے ہیں، اور پھر وہ ایک دوسرے میں ضم ہو سکتے ہیں۔"

الیکٹران تقریباً روشنی کی رفتار سے

ایسا ہوتا دیکھنا آسان نہیں ہے۔محققین اپنے مائیکرو میگنیٹس کو برلن میں 80 میٹر چوڑے ڈونٹ کے سائز کے سنکروٹران پر لے گئے، جسے BESSY II کہا جاتا ہے، جہاں الیکٹران اس وقت تک تیز ہوتے ہیں جب تک کہ وہ روشنی کی رفتار سے سفر نہ کر رہے ہوں۔وہ تیزی سے حرکت کرنے والے الیکٹران پھر انتہائی روشن ایکس رے خارج کرتے ہیں۔

"ہم یہ ایکس رے لیتے ہیں اور انہیں اپنی خوردبین میں روشنی کے طور پر استعمال کرتے ہیں،" فولوین کہتے ہیں۔

چونکہ الیکٹران سنکروٹرون کے گرد دو نینو سیکنڈز سے الگ ہونے والے گچھوں میں سفر کرتے ہیں، اس لیے وہ جو ایکس رے خارج کرتے ہیں وہ عین دالوں میں آتے ہیں۔

ایک سکیننگ ٹرانسمیشن ایکس رے مائیکروسکوپ، یا STXM، مواد کی مقناطیسی ساخت کا سنیپ شاٹ بنانے کے لیے ان ایکس رے لیتا ہے۔ان سنیپ شاٹس کو ایک ساتھ جوڑ کر، محققین بنیادی طور پر ایک فلم بنا سکتے ہیں جس میں دکھایا گیا ہے کہ مائیکرو میگنیٹ وقت کے ساتھ کس طرح تبدیل ہوتا ہے۔

STXM کی مدد سے، فولوین اور اس کے ساتھیوں نے اپنے مائیکرو میگنیٹس کو کرنٹ کی ایک نبض سے پریشان کیا جس سے ایک مقناطیسی میدان پیدا ہوا، اور ڈومینز کی شکل بدلتے ہوئے اور وورٹیکس کور کو مرکز سے منتقل ہوتے دیکھا۔

"آپ کے پاس ایک بہت چھوٹا مقناطیس ہے، اور پھر آپ اسے ٹھونس دیتے ہیں اور اس کی تصویر بنانے کی کوشش کرتے ہیں جیسے یہ دوبارہ آباد ہو جائے،" وہ کہتے ہیں۔اس کے بعد، انہوں نے مرکز کو درمیان کی طرف لوٹتے دیکھا — لیکن ایک سمیٹتے ہوئے راستے پر، سیدھی لکیر نہیں۔

فولوین کا کہنا ہے کہ "یہ ایک طرح کا رقص مرکز میں واپس آئے گا۔

ایک پرچی اور یہ ختم ہو گیا۔

اس کی وجہ یہ ہے کہ وہ epitaxial میٹریل کا مطالعہ کرتے ہیں، جو ایک سبسٹریٹ کے اوپر بنائے گئے ہیں جو محققین کو مواد کی خصوصیات کو موافقت کرنے کی اجازت دیتا ہے، لیکن STXM میں ایکس رے کو روک دے گا۔

NTNU NanoLab میں کام کرتے ہوئے، محققین نے اپنے مائیکرو میگنیٹ کو کاربن کی ایک تہہ کے نیچے دفن کر کے اس کی مقناطیسی خصوصیات کی حفاظت کے لیے سبسٹریٹ کا مسئلہ حل کیا۔

پھر انہوں نے گیلیئم آئنوں کی ایک مرکوز شہتیر کے ساتھ نیچے کے سبسٹریٹ کو احتیاط سے اور ٹھیک ٹھیک سے ہٹا دیا جب تک کہ صرف ایک بہت ہی پتلی تہہ باقی نہ رہ جائے۔محنتی عمل میں فی نمونہ آٹھ گھنٹے لگ سکتے ہیں اور ایک پھسلنا تباہی کا باعث بن سکتا ہے۔

"اہم بات یہ ہے کہ، اگر آپ مقناطیسیت کو مار ڈالتے ہیں، تو ہم برلن میں بیٹھنے سے پہلے یہ نہیں جان پائیں گے،" وہ کہتے ہیں۔"یقیناً، ایک سے زیادہ نمونے لانے کی چال ہے۔"

بنیادی طبیعیات سے مستقبل کے آلات تک

شکر ہے کہ اس نے کام کیا، اور ٹیم نے اپنے احتیاط سے تیار کردہ نمونوں کا استعمال یہ چارٹ کرنے کے لیے کیا کہ مائیکرو میگنیٹ کے ڈومین کیسے بڑھتے اور وقت کے ساتھ سکڑتے ہیں۔انہوں نے کمپیوٹر کی نقلیں بھی بنائیں تاکہ یہ بہتر طور پر سمجھ سکیں کہ کون سی قوتیں کام کر رہی ہیں۔

بنیادی طبیعیات کے بارے میں ہمارے علم کو آگے بڑھانے کے ساتھ ساتھ یہ سمجھنا کہ مقناطیسیت ان لمبائی اور وقت کے پیمانے پر کیسے کام کرتی ہے مستقبل کے آلات بنانے میں مددگار ثابت ہو سکتی ہے۔

مقناطیسیت کو پہلے ہی ڈیٹا اسٹوریج کے لیے استعمال کیا جاتا ہے، لیکن محققین فی الحال اس سے مزید فائدہ اٹھانے کے طریقے تلاش کر رہے ہیں۔مائیکرو میگنیٹ کے وورٹیکس کور اور ڈومینز کی مقناطیسی واقفیت، مثال کے طور پر، معلومات کو 0s اور 1s کی شکل میں انکوڈ کرنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔

محققین اب اس کام کو اینٹی فیرو میگنیٹک مواد کے ساتھ دہرانا چاہتے ہیں، جہاں انفرادی مقناطیسی لمحات کا خالص اثر منسوخ ہو جاتا ہے۔جب کمپیوٹنگ کی بات آتی ہے تو یہ امید افزا ہیں - نظریہ میں، اینٹی فیرو میگنیٹک مواد کو ایسے آلات بنانے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے جن کے لیے بہت کم توانائی کی ضرورت ہوتی ہے اور بجلی ختم ہونے پر بھی وہ مستحکم رہتے ہیں- لیکن اس کی تحقیق کرنا بہت مشکل ہے کیونکہ ان سے پیدا ہونے والے سگنلز بہت کمزور ہوں گے۔ .

اس چیلنج کے باوجود، فولوین پر امید ہے۔"ہم نے یہ دکھا کر پہلی زمین کا احاطہ کیا ہے کہ ہم نمونے بنا سکتے ہیں اور ایکس رے کے ذریعے ان کو دیکھ سکتے ہیں،" وہ کہتے ہیں۔"اگلا مرحلہ یہ دیکھنا ہوگا کہ آیا ہم اینٹی فیرو میگنیٹک مواد سے کافی سگنل حاصل کرنے کے لیے کافی اعلیٰ معیار کے نمونے بنا سکتے ہیں۔"