Tá taighdeoirí ó NTNU ag caitheamh solais ar ábhair mhaighnéadacha ar scálaí beaga trí scannáin a chruthú le cabhair ó roinnt X-ghathanna thar a bheith geal.
Rinne Erik Folven, comhstiúrthóir ar an ngrúpa leictreonaice ocsaíde i Roinn na gCóras Leictreonach in NTNU, agus a chomhghleacaithe ó NTNU agus Ollscoil Ghent sa Bheilg iarracht a fheiceáil conas a athraíonn micrea-mhaighnéid scannáin thanaí nuair a chuireann réimse maighnéadach seachtrach isteach orthu. Foilsíodh an saothar, atá maoinithe go páirteach ag NTNU Nano agus Comhairle Taighde na hIorua, san iris Physical Review Research.
Maighnéid bheaga
Chum Einar Standal Digernes na maighnéid bheaga cearnacha a úsáideadh sna turgnaimh.
Níl ach dhá mhicriméadar ar leithead sna maighnéid bheaga cearnacha, a chruthaigh iarrthóir PhD NTNU Einar Standal Digernes, agus tá siad roinnte ina gceithre fhearann thriantánacha, agus treoshuíomh maighnéadach difriúil ag gach ceann acu ag pointeáil deiseal nó tuathal timpeall na maighnéad.
I n-ábhair mhaighnéadacha áirithe, tagann grúpaí níos lú adamh le chéile i limistéir ar a dtugtar fearainn, ina bhfuil an treoshuíomh maighnéadach céanna ag na leictreoin go léir.
Sna maighnéid NTNU, buaileann na fearainn seo le chéile ag pointe lárnach—croílár an vortex—áit a mbíonn an nóiméad maighnéadach ag pointeáil go díreach isteach nó amach as plána an ábhair.
“Nuair a chuireann muid réimse maighnéadach i bhfeidhm, beidh níos mó agus níos mó de na fearainn seo ag díriú sa treo céanna,” a deir Folven. “Is féidir leo fás agus crapadh, agus ansin is féidir leo cumasc le chéile.”
Leictreoin beagnach ag luas an tsolais
Ní furasta é seo a fheiceáil ag tarlú. Thug na taighdeoirí a micrea-mhaighnéid chuig sioncrótrón 80m ar leithead i gcruth donut, ar a dtugtar BESSY II, i mBeirlín, áit a luasghéaraítear leictreoin go dtí go mbíonn siad ag taisteal ag luas an tsolais beagnach. Ansin, astaíonn na leictreoin thapa sin X-ghathanna thar a bheith geala.
“Glacaimid na X-ghathanna seo agus úsáidimid iad mar sholas inár micreascóp,” a deir Folven.
Ós rud é go dtaistealaíonn leictreoin timpeall an tsioncrótrón i mbraislí atá scartha ag dhá nanashoicind, tagann na X-ghathanna a astaíonn siad i bíoga beachta.
Tógann micreascóp X-ghathach tarchurtha scanála, nó STXM, na X-ghathanna sin chun pictiúr de struchtúr maighnéadach an ábhair a chruthú. Trí na pictiúir seo a shníomh le chéile, is féidir leis na taighdeoirí scannán a chruthú a thaispeánann conas a athraíonn an micrea-mhaighnéad le himeacht ama.
Le cabhair ón STXM, chuir Folven agus a chomhghleacaithe isteach ar a micrimhaighnéid le cuisle srutha a ghin réimse maighnéadach, agus chonaic siad na fearainn ag athrú cruth agus croílár an vortex ag bogadh ón lár.
“Tá maighnéad an-bheag agat, agus ansin sáiteann tú é agus déanann tú iarracht é a shamhlú agus é ag socrú síos arís,” a deir sé. Ina dhiaidh sin, chonaic siad an croí ag filleadh ar an lár—ach feadh cosáin chasta, ní líne dhíreach.
“Damhsóidh sé ar ais go dtí an lár, rud a chiallaíonn,” a deir Folven.
Sleamhnán amháin agus tá sé thart
Sin toisc go ndéanann siad staidéar ar ábhair eipitacsacha, a chruthaítear ar bharr foshraithe a ligeann do thaighdeoirí airíonna an ábhair a choigeartú, ach a chuirfeadh bac ar na X-ghathanna i STXM.
Agus iad ag obair in NTNU NanoLab, réitigh na taighdeoirí fadhb an tsubstráit trína micrea-mhaighnéad a adhlacadh faoi shraith carbóin chun a airíonna maighnéadacha a chosaint.
Ansin, ghearr siad an tsubstráit faoina bhun go cúramach agus go beacht le léas fócasaithe d’ian ghailliam go dtí nach raibh fágtha ach ciseal an-tanaí. D’fhéadfadh an próiseas saothair ocht n-uaire an chloig a thógáil in aghaidh an tsampla—agus d’fhéadfadh botún amháin tubaiste a chruthú.
“Is é an rud is tábhachtaí ná, má mharaíonn tú an maighnéadas, nach mbeidh a fhios againn é sin sula suímid i mBeirlín,” a deir sé. “Is é an cleas, ar ndóigh, níos mó ná sampla amháin a thabhairt leat.”
Ó fhisic bhunúsach go gléasanna amach anseo
Ar ámharaí an tsaoil, d’oibrigh sé, agus d’úsáid an fhoireann a samplaí a bhí ullmhaithe go cúramach chun cairt a thabhairt ar an gcaoi a bhfásann agus a chrapadh fearainn an mhicrimhaighnéid le himeacht ama. Chruthaigh siad insamhaltaí ríomhaireachta freisin chun tuiscint níos fearr a fháil ar na fórsaí a bhí ag obair.
Chomh maith le feabhas a chur ar ár n-eolas ar fhisic bhunúsach, d’fhéadfadh sé a bheith ina chuidiú tuiscint a fháil ar an gcaoi a n-oibríonn maighnéadas ag na scálaí faid agus ama seo agus gléasanna á gcruthú againn amach anseo.
Úsáidtear maighnéadas cheana féin le haghaidh stórála sonraí, ach tá taighdeoirí ag lorg bealaí faoi láthair chun leas breise a bhaint as. D’fhéadfaí treoshuíomhanna maighnéadacha chroílár na vortex agus fearainn micrea-mhaighnéid, mar shampla, a úsáid chun faisnéis a ionchódú i bhfoirm 0s agus 1s.
Tá sé mar aidhm ag na taighdeoirí anois an obair seo a athdhéanamh le hábhair fhrith-fheireamaighnéadacha, áit a gcealaíonn glanéifeacht na móimintí maighnéadacha aonair amach. Tá gealladh fúthu seo i réimse na ríomhaireachta—i dteoiric, d’fhéadfaí ábhair fhrith-fheireamaighnéadacha a úsáid chun gléasanna a dhéanamh nach dteastaíonn mórán fuinnimh uathu agus a fhanann cobhsaí fiú nuair a chailltear cumhacht—ach tá sé i bhfad níos deacra imscrúdú a dhéanamh orthu mar go mbeidh na comharthaí a tháirgeann siad i bhfad níos laige.
In ainneoin an dúshláin sin, tá Folven dóchasach. “Tá an chéad chéim déanta againn trí thaispeáint gur féidir linn samplaí a dhéanamh agus breathnú orthu le X-ghathanna,” a deir sé. “Is é an chéad chéim eile ná a fheiceáil an féidir linn samplaí de cháilíocht ard go leor a dhéanamh chun go leor comhartha a fháil ó ábhar frith-fheireamaighnéadach.”
Am an phoist: 10 Bealtaine 2021