NTNUko ikertzaileak material magnetikoak argitzen ari dira eskala txikian X izpi oso distiratsu batzuen laguntzaz filmak sortuz.
Erik Folven, NTNUko Sistema Elektronikoen Saileko oxidoen elektronika taldeko zuzendarikidea eta Belgikako NTNUko eta Ganteko Unibertsitateko lankideek film meheko mikroimanak kanpoko eremu magnetiko batek asaldatzen dituenean nola aldatzen diren ikusi nahi izan zuten.NTNU Nanok eta Norvegiako Ikerketa Kontseiluak partzialki finantzatutako lana Physical Review Research aldizkarian argitaratu zen.
Iman txikiak
Einar Standal Digernesek esperimentuetan erabilitako iman karratu txikiak asmatu zituen.
Iman karratu txikiak, NTNU Ph.D.Einar Standal Digernes hautagaiak, bi mikrometroko zabalera besterik ez dute eta lau domeinu triangelurretan banatuta, bakoitza orientazio magnetiko ezberdin batekin imanen inguruan erlojuaren orratzen noranzkoan edo erlojuaren orratzen kontrako orratzen noranzkoan seinalatuz.
Zenbait material magnetikotan, atomo talde txikiagoek domeinu izeneko eremuetan elkartzen dira, eta horietan elektroi guztiek orientazio magnetiko bera dute.
NTNU imanetan, domeinu hauek puntu zentral batean elkartzen dira —zurrunbiloaren nukleoan— non momentu magnetikoak materialaren planoan zuzenean edo kanpoan adierazten duen.
"Eremu magnetiko bat aplikatzen dugunean, gero eta domeinu horietako gehiagok norabide berean jarriko dute", dio Folvenek."Hazi eta txikitu egin daitezke, eta gero bata bestearekin bat egin dezakete".
Elektroiak ia argiaren abiaduran
Hau gertatzen ikustea ez da erraza.Ikertzaileek beren mikroimanak 80 m-ko zabalerako erroskila formako sinkrotroi batera eraman zituzten, BESSY II izenez ezagutzen dena, Berlinen, non elektroiak azeleratzen diren argiaren ia abiaduran bidaiatzen duten arte.Orduan, azkar mugitzen diren elektroi horiek X izpi oso distiratsuak igortzen dituzte.
"X izpi hauek hartzen ditugu eta gure mikroskopioan argi gisa erabiltzen ditugu", dio Folvenek.
Elektroiak sinkrotroiaren inguruan bi nanosegundoz banandutako sortetan bidaiatzen dutenez, igortzen dituzten X izpiak pultsu zehatzetan datoz.
Eskaneatzeko transmisioko X izpien mikroskopio batek edo STXMk X izpi horiek hartzen ditu materialaren egitura magnetikoaren argazkia sortzeko.Argazki hauek elkartuz, ikertzaileek, funtsean, mikroimana denboran zehar nola aldatzen den erakusten duen film bat sor dezakete.
STXM-ren laguntzaz, Folven eta bere lankideek euren mikroimanak asaldatu zituzten, eremu magnetiko bat sortzen zuen korronte-pultsu batekin, eta domeinuak forma aldatzen eta zurrunbiloaren nukleoa erdigunetik mugitzen ikusi zuten.
"Oso iman txiki bat duzu, eta gero zulatu eta berriro finkatzen den heinean irudikatzen saiatzen zara", dio.Ondoren, muina erdialdera itzultzen ikusi zuten —baina bide bihurri batetik, ez lerro zuzen batean—.
"Dantza moduko erdigunera itzuliko da", dio Folvenek.
Irristada bat eta akabo
Material epitaxialak aztertzen dituztelako, ikertzaileei materialaren propietateak doitzeko aukera ematen dien substratu baten gainean sortzen direnak, baina STXM batean X izpiak blokeatuko lituzketelako.
NTNU NanoLab-en lanean, ikertzaileek substratuaren arazoa konpondu zuten mikroimana karbono geruza baten azpian lurperatuz, bere propietate magnetikoak babesteko.
Ondoren, galio ioien sorta fokatu batekin azpian dagoen substratua kontu handiz eta zehatz txikitu zuten, geruza oso mehe bat bakarrik geratu arte.Prozesu neketsuak zortzi ordu iraun ditzake lagin bakoitzeko, eta irristatze batek hondamendia eragin dezake.
"Gauza kritikoa da, magnetismoa hiltzen baduzu, ez dugula hori jakingo Berlinen eseri aurretik", dio."Trikimailua, noski, lagin bat baino gehiago ekartzea da".
Oinarrizko fisikatik etorkizuneko gailuetara
Zorionez, funtzionatu zuen, eta taldeak arretaz prestatutako laginak erabili zituen mikroimanaren domeinuak denboran zehar nola hazten eta txikitzen diren irudikatzeko.Ordenagailu bidezko simulazioak ere sortu zituzten, zer indar zeuden lanean hobeto ulertzeko.
Oinarrizko fisikari buruzko ezagutzak aurreratzeaz gain, magnetismoak luzera eta denbora eskala hauetan nola funtzionatzen duen ulertzea lagungarria izan daiteke etorkizuneko gailuak sortzeko.
Dagoeneko magnetismoa erabiltzen da datuak gordetzeko, baina ikertzaileak gehiago ustiatzeko moduak bilatzen ari dira.Zurrunbiloaren nukleoaren eta mikroiman baten domeinuen orientazio magnetikoak, adibidez, agian erabil litezke informazioa 0 eta 1 moduan kodetzeko.
Ikertzaileek orain lan hau material anti-ferromagnetikoekin errepikatzea dute helburu, non momentu magnetiko indibidualen efektu garbia bertan behera uzten den.Horiek itxaropentsuak dira informatikaren arloan —teorian, material antiferromagnetikoak erabil litezke energia gutxi behar duten eta potentzia galduta ere egonkor mantentzen diren gailuak egiteko—, baina askoz zailagoa da ikertzea, sortzen dituzten seinaleak askoz ahulagoak izango direlako. .
Erronka hori gorabehera, baikorra da Folven."Lehenengo lurra estali dugu laginak egin ditzakegula eta X izpiekin begiratu ditzakegula erakutsiz", dio."Hurrengo urratsa izango da ikustea ea kalitate altuko laginak egin ditzakegun material ferromagnetiko baten aurkako seinale nahikoa lortzeko".
Argitalpenaren ordua: 2021-05-10