NTNU-এর গবেষকরা অত্যন্ত উজ্জ্বল এক্স-রে-এর সাহায্যে চলচ্চিত্র তৈরি করে ছোট স্কেলে চৌম্বকীয় পদার্থের উপর আলোকপাত করছেন।
NTNU-এর ইলেকট্রনিক সিস্টেম বিভাগের অক্সাইড ইলেকট্রনিক্স গ্রুপের সহ-পরিচালক এরিক ফোলভেন এবং বেলজিয়ামের NTNU এবং ঘেন্ট বিশ্ববিদ্যালয়ের সহকর্মীরা বাইরের চৌম্বক ক্ষেত্র দ্বারা বিরক্ত হলে পাতলা-ফিল্ম মাইক্রোম্যাগনেটগুলি কীভাবে পরিবর্তিত হয় তা দেখার জন্য বেরিয়েছিলেন। NTNU ন্যানো এবং নরওয়ের গবেষণা কাউন্সিলের আংশিক অর্থায়নে পরিচালিত এই কাজটি ফিজিক্যাল রিভিউ রিসার্চ জার্নালে প্রকাশিত হয়েছে।
ক্ষুদ্র চুম্বক
এইনার স্ট্যান্ডাল ডিগারনেস পরীক্ষায় ব্যবহৃত ক্ষুদ্র বর্গাকার চুম্বক আবিষ্কার করেন।
NTNU পিএইচডি প্রার্থী Einar Standal Digernes দ্বারা তৈরি ক্ষুদ্র বর্গাকার চুম্বকগুলি মাত্র দুই মাইক্রোমিটার প্রশস্ত এবং চারটি ত্রিভুজাকার ডোমেনে বিভক্ত, প্রতিটি চুম্বকের চারপাশে ঘড়ির কাঁটার দিকে বা ঘড়ির কাঁটার বিপরীতে নির্দেশিত একটি ভিন্ন চৌম্বকীয় অভিমুখ রয়েছে।
কিছু চৌম্বকীয় পদার্থে, পরমাণুর ছোট ছোট দলগুলি একত্রিত হয়ে ডোমেন নামক অঞ্চলে পরিণত হয়, যেখানে সমস্ত ইলেকট্রনের চৌম্বকীয় অভিমুখ একই থাকে।
NTNU চুম্বকগুলিতে, এই ডোমেনগুলি একটি কেন্দ্রীয় বিন্দুতে মিলিত হয় - ঘূর্ণি কোর - যেখানে চৌম্বকীয় মুহূর্ত সরাসরি পদার্থের সমতলের ভিতরে বা বাইরে নির্দেশ করে।
"যখন আমরা একটি চৌম্বক ক্ষেত্র প্রয়োগ করি, তখন এই ডোমেনগুলির আরও বেশি সংখ্যক একই দিকে নির্দেশ করবে," ফোলভেন বলেন। "এগুলি বৃদ্ধি পেতে পারে এবং সঙ্কুচিত হতে পারে, এবং তারপর তারা একে অপরের সাথে মিশে যেতে পারে।"
ইলেকট্রন প্রায় আলোর গতিতে
এই ঘটনাটি দেখা সহজ নয়। গবেষকরা তাদের মাইক্রোম্যাগনেটগুলিকে বার্লিনে অবস্থিত ৮০ মিটার প্রশস্ত ডোনাট আকৃতির সিনক্রোট্রনে নিয়ে গিয়েছিলেন, যা BESSY II নামে পরিচিত, যেখানে ইলেকট্রনগুলি ত্বরান্বিত হয় যতক্ষণ না তারা প্রায় আলোর গতিতে ভ্রমণ করে। সেই দ্রুত গতিশীল ইলেকট্রনগুলি তখন অত্যন্ত উজ্জ্বল এক্স-রে নির্গত করে।
"আমরা এই এক্স-রেগুলি নিই এবং আমাদের মাইক্রোস্কোপে আলো হিসাবে ব্যবহার করি," ফোলভেন বলেন।
যেহেতু ইলেকট্রনগুলি দুটি ন্যানোসেকেন্ড দ্বারা পৃথক করে সিনক্রোট্রনের চারপাশে ভ্রমণ করে, তাই তারা যে এক্স-রে নির্গত করে তা সুনির্দিষ্ট স্পন্দনে আসে।
একটি স্ক্যানিং ট্রান্সমিশন এক্স-রে মাইক্রোস্কোপ, বা STXM, সেই এক্স-রেগুলিকে উপাদানের চৌম্বকীয় কাঠামোর একটি স্ন্যাপশট তৈরি করতে ব্যবহার করে। এই স্ন্যাপশটগুলিকে একসাথে সেলাই করে, গবেষকরা মূলত একটি চলচ্চিত্র তৈরি করতে পারেন যা দেখায় যে সময়ের সাথে সাথে মাইক্রোম্যাগনেট কীভাবে পরিবর্তিত হয়।
STXM-এর সাহায্যে, ফোলভেন এবং তার সহকর্মীরা তাদের মাইক্রোম্যাগনেটগুলিকে একটি স্রোতের স্পন্দন দিয়ে বিঘ্নিত করেছিলেন যা একটি চৌম্বক ক্ষেত্র তৈরি করেছিল এবং ডোমেনগুলির আকৃতি পরিবর্তন করতে এবং ঘূর্ণি কোরকে কেন্দ্র থেকে সরে যেতে দেখেছিল।
"আপনার কাছে একটি খুব ছোট চুম্বক আছে, এবং তারপর আপনি এটিকে খোঁচা দেন এবং এটি আবার স্থির হওয়ার সাথে সাথে এটির চিত্র দেখার চেষ্টা করেন," তিনি বলেন। পরে, তারা মূলটি মাঝখানে ফিরে যেতে দেখেছিল - কিন্তু একটি বাঁকানো পথ ধরে, সরল রেখা নয়।
"এটা আবার কেন্দ্রে ফিরে আসবে," ফোলভেন বলেন।
এক স্লিপ আর শেষ।
কারণ তারা এপিট্যাক্সিয়াল উপকরণগুলি অধ্যয়ন করে, যা একটি সাবস্ট্রেটের উপরে তৈরি করা হয় যা গবেষকদের উপাদানের বৈশিষ্ট্যগুলিকে পরিবর্তন করতে দেয়, কিন্তু একটি STXM-এ এক্স-রে ব্লক করে।
NTNU NanoLab-এ কাজ করার সময়, গবেষকরা তাদের মাইক্রোম্যাগনেটকে কার্বনের একটি স্তরের নীচে পুঁতে রেখে এর চৌম্বকীয় বৈশিষ্ট্য রক্ষা করে সাবস্ট্রেট সমস্যার সমাধান করেছেন।
তারপর তারা সাবধানে এবং নিখুঁতভাবে গ্যালিয়াম আয়নের একটি কেন্দ্রীভূত রশ্মি দিয়ে নীচের স্তরটি কেটে ফেলল যতক্ষণ না কেবল একটি খুব পাতলা স্তর অবশিষ্ট থাকে। প্রতিটি নমুনা পরীক্ষায় আট ঘন্টা সময় লাগতে পারে - এবং একটি ভুল বিপর্যয় ডেকে আনতে পারে।
"গুরুত্বপূর্ণ বিষয় হল, যদি আপনি চুম্বকত্বকে মেরে ফেলেন, তাহলে বার্লিনে বসার আগে আমরা তা জানতে পারব না," তিনি বলেন। "কৌশলটি হল, অবশ্যই একাধিক নমুনা আনা।"
মৌলিক পদার্থবিদ্যা থেকে ভবিষ্যতের ডিভাইস পর্যন্ত
সৌভাগ্যক্রমে এটি কাজ করেছে, এবং দলটি তাদের সাবধানে প্রস্তুত নমুনাগুলি ব্যবহার করে সময়ের সাথে সাথে মাইক্রোম্যাগনেটের ডোমেনগুলি কীভাবে বৃদ্ধি পায় এবং সংকুচিত হয় তা চার্ট করেছে। তারা কোন বলগুলি কাজ করছে তা আরও ভালভাবে বোঝার জন্য কম্পিউটার সিমুলেশনও তৈরি করেছে।
মৌলিক পদার্থবিদ্যা সম্পর্কে আমাদের জ্ঞান বৃদ্ধির পাশাপাশি, এই দৈর্ঘ্য এবং সময়ের স্কেলে চুম্বকত্ব কীভাবে কাজ করে তা বোঝা ভবিষ্যতের ডিভাইস তৈরিতে সহায়ক হতে পারে।
তথ্য সংরক্ষণের জন্য চুম্বকত্ব ইতিমধ্যেই ব্যবহৃত হচ্ছে, কিন্তু গবেষকরা বর্তমানে এটিকে আরও কাজে লাগানোর উপায় খুঁজছেন। উদাহরণস্বরূপ, ঘূর্ণি কোর এবং একটি মাইক্রোম্যাগনেটের ডোমেনের চৌম্বকীয় অভিযোজন সম্ভবত 0 এবং 1 আকারে তথ্য এনকোড করার জন্য ব্যবহার করা যেতে পারে।
গবেষকরা এখন অ্যান্টি-ফেরোম্যাগনেটিক উপকরণ দিয়ে এই কাজটি পুনরাবৃত্তি করার লক্ষ্যে কাজ করছেন, যেখানে পৃথক চৌম্বকীয় মুহুর্তের নেট প্রভাব বাতিল হয়ে যায়। কম্পিউটিংয়ের ক্ষেত্রে এগুলি আশাব্যঞ্জক - তত্ত্ব অনুসারে, অ্যান্টি-ফেরোম্যাগনেটিক উপকরণগুলি এমন ডিভাইস তৈরি করতে ব্যবহার করা যেতে পারে যার জন্য খুব কম শক্তির প্রয়োজন হয় এবং বিদ্যুৎ হারিয়ে গেলেও স্থিতিশীল থাকে - তবে তদন্ত করা অনেক বেশি জটিল কারণ তারা যে সংকেত তৈরি করে তা অনেক দুর্বল হবে।
সেই চ্যালেঞ্জ সত্ত্বেও, ফোলভেন আশাবাদী। "আমরা প্রথম ধাপে দেখিয়েছি যে আমরা নমুনা তৈরি করতে পারি এবং এক্স-রে দিয়ে সেগুলি পরীক্ষা করতে পারি," তিনি বলেন। "পরবর্তী পদক্ষেপ হবে দেখা যে আমরা পর্যাপ্ত উচ্চমানের নমুনা তৈরি করতে পারি কিনা যাতে একটি অ্যান্টি-ফেরোম্যাগনেটিক উপাদান থেকে পর্যাপ্ত সংকেত পাওয়া যায়।"
পোস্টের সময়: মে-১০-২০২১