નાના ચુંબકની આંતરિક કામગીરીને જોવાની નવી રીત

NTNU ના સંશોધકો કેટલાક અત્યંત તેજસ્વી એક્સ-રેની મદદથી મૂવીઝ બનાવીને નાના સ્કેલ પર ચુંબકીય સામગ્રી પર પ્રકાશ પાડી રહ્યા છે.

એરિક ફોલ્વેન, NTNU ના ઇલેક્ટ્રોનિક સિસ્ટમ્સ વિભાગમાં ઓક્સાઇડ ઇલેક્ટ્રોનિક્સ જૂથના સહ-નિર્દેશક અને NTNU અને બેલ્જિયમની ઘેન્ટ યુનિવર્સિટીના સહકર્મીઓ બહારના ચુંબકીય ક્ષેત્રથી ખલેલ પહોંચે ત્યારે પાતળા-ફિલ્મ માઇક્રોમેગ્નેટ કેવી રીતે બદલાય છે તે જોવા માટે નીકળ્યા.NTNU નેનો અને નોર્વેની રિસર્ચ કાઉન્સિલ દ્વારા આંશિક રીતે ભંડોળ પૂરું પાડવામાં આવેલ કાર્ય, ભૌતિક સમીક્ષા સંશોધન જર્નલમાં પ્રકાશિત થયું હતું.

નાના ચુંબક

એઈનર સ્ટેન્ડલ ડિગર્નેસે પ્રયોગોમાં વપરાતા નાના ચોરસ ચુંબકની શોધ કરી.

NTNU Ph.D દ્વારા બનાવવામાં આવેલ નાના ચોરસ ચુંબક.ઉમેદવાર Einar Standal Digernes, માત્ર બે માઇક્રોમીટર પહોળા છે અને ચાર ત્રિકોણાકાર ડોમેન્સમાં વિભાજિત છે, દરેક ચુંબકની આસપાસ ઘડિયાળની દિશામાં અથવા ઘડિયાળની વિરુદ્ધ દિશામાં નિર્દેશિત અલગ ચુંબકીય અભિગમ સાથે.

અમુક ચુંબકીય સામગ્રીમાં, અણુઓના નાના જૂથો એકસાથે ડોમેન્સ તરીકે ઓળખાતા વિસ્તારોમાં જોડાય છે, જેમાં તમામ ઇલેક્ટ્રોન સમાન ચુંબકીય અભિગમ ધરાવે છે.

NTNU ચુંબકમાં, આ ડોમેન્સ એક કેન્દ્રિય બિંદુ પર મળે છે - વમળ કોર - જ્યાં ચુંબકીય ક્ષણ સામગ્રીના પ્લેનમાંથી સીધા અથવા બહાર નિર્દેશ કરે છે.

ફોલ્વેન કહે છે, "જ્યારે આપણે ચુંબકીય ક્ષેત્ર લાગુ કરીએ છીએ, ત્યારે આમાંથી વધુ અને વધુ ડોમેન્સ એ જ દિશામાં નિર્દેશ કરશે.""તેઓ વૃદ્ધિ કરી શકે છે અને તેઓ સંકોચાઈ શકે છે, અને પછી તેઓ એકબીજામાં ભળી શકે છે."

ઇલેક્ટ્રોન લગભગ પ્રકાશની ઝડપે

આવું થતું જોવું સહેલું નથી.સંશોધકો તેમના માઇક્રોમેગ્નેટને બર્લિનમાં BESSY II તરીકે ઓળખાતા 80m-પહોળા ડોનટ-આકારના સિંક્રોટ્રોન પર લઈ ગયા, જ્યાં ઇલેક્ટ્રોન લગભગ પ્રકાશની ઝડપે મુસાફરી ન કરે ત્યાં સુધી ત્વરિત થાય છે.તે ઝડપી ગતિશીલ ઇલેક્ટ્રોન પછી અત્યંત તેજસ્વી એક્સ-રે બહાર કાઢે છે.

ફોલ્વેન કહે છે, "અમે આ એક્સ-રે લઈએ છીએ અને તેનો અમારા માઇક્રોસ્કોપમાં પ્રકાશ તરીકે ઉપયોગ કરીએ છીએ."

કારણ કે ઈલેક્ટ્રોન બે નેનોસેકન્ડ્સથી અલગ થયેલા સમૂહમાં સિંક્રોટ્રોનની આસપાસ ફરે છે, તેથી તેઓ જે એક્સ-રે બહાર કાઢે છે તે ચોક્કસ કઠોળમાં આવે છે.

સ્કેનીંગ ટ્રાન્સમિશન એક્સ-રે માઈક્રોસ્કોપ, અથવા STXM, સામગ્રીના ચુંબકીય બંધારણનો સ્નેપશોટ બનાવવા માટે તે એક્સ-રે લે છે.આ સ્નેપશોટને એકસાથે જોડીને, સંશોધકો અનિવાર્યપણે એક મૂવી બનાવી શકે છે જે દર્શાવે છે કે સમય જતાં માઇક્રોમેગ્નેટ કેવી રીતે બદલાય છે.

STXM ની મદદથી, ફોલ્વેન અને તેમના સાથીઓએ તેમના માઇક્રોમેગ્નેટને વિક્ષેપ પાડ્યો કે જે ચુંબકીય ક્ષેત્ર પેદા કરે છે અને તેના કારણે ડોમેન્સનો આકાર બદલાય છે અને વમળ કોર કેન્દ્રમાંથી ખસે છે.

"તમારી પાસે ખૂબ જ નાનું ચુંબક છે, અને પછી તમે તેને પોક કરો છો અને જ્યારે તે ફરીથી સ્થિર થાય છે ત્યારે તેની છબી બનાવવાનો પ્રયાસ કરો છો," તે કહે છે.પછીથી, તેઓએ કોર મધ્યમાં પરત જોયો-પરંતુ વિન્ડિંગ પાથ સાથે, સીધી રેખા પર નહીં.

ફોલ્વેન કહે છે, "તે એક પ્રકારનો નૃત્ય કેન્દ્રમાં પાછો ફરશે."

એક સ્લિપ અને તે સમાપ્ત

તે એટલા માટે કારણ કે તેઓ એપિટેક્સિયલ સામગ્રીનો અભ્યાસ કરે છે, જે સબસ્ટ્રેટની ટોચ પર બનાવવામાં આવે છે જે સંશોધકોને સામગ્રીના ગુણધર્મોને ઝટકો કરવાની મંજૂરી આપે છે, પરંતુ STXM માં એક્સ-રેને અવરોધિત કરશે.

NTNU NanoLab માં કામ કરતા, સંશોધકોએ તેના ચુંબકીય ગુણધર્મોને સુરક્ષિત રાખવા માટે તેમના માઇક્રોમેગ્નેટને કાર્બનના સ્તર હેઠળ દફનાવીને સબસ્ટ્રેટની સમસ્યા હલ કરી.

પછી તેઓ કાળજીપૂર્વક અને સચોટ રીતે ગેલિયમ આયનોના કેન્દ્રિત બીમ સાથે નીચેની સબસ્ટ્રેટને દૂર કરે છે જ્યાં સુધી માત્ર એક ખૂબ જ પાતળું પડ રહેતું નથી.ઉદ્યમી પ્રક્રિયામાં નમૂના દીઠ આઠ કલાક લાગી શકે છે - અને એક સ્લિપ અપ આપત્તિને જોડે છે.

"નિર્ણાયક બાબત એ છે કે, જો તમે ચુંબકત્વને મારી નાખો, તો અમે બર્લિનમાં બેસીએ તે પહેલાં અમને ખબર નહીં પડે," તે કહે છે."યુક્તિ, અલબત્ત, એક કરતા વધુ નમૂના લાવવાની છે."

મૂળભૂત ભૌતિકશાસ્ત્રથી ભાવિ ઉપકરણો સુધી

સદભાગ્યે તે કામ કર્યું, અને ટીમે તેમના કાળજીપૂર્વક તૈયાર કરેલા નમૂનાઓનો ઉપયોગ ચાર્ટ બનાવવા માટે કર્યો કે કેવી રીતે માઇક્રોમેગ્નેટના ડોમેન્સ સમય જતાં વધે છે અને સંકોચાય છે.તેઓએ કોમ્પ્યુટર સિમ્યુલેશન પણ બનાવ્યું જેથી સારી રીતે સમજવામાં આવે કે કયા દળો કામ પર છે.

મૂળભૂત ભૌતિકશાસ્ત્રના અમારા જ્ઞાનને આગળ વધારવાની સાથે સાથે, આ લંબાઈ અને સમયના માપદંડો પર ચુંબકત્વ કેવી રીતે કાર્ય કરે છે તે સમજવું ભવિષ્યના ઉપકરણો બનાવવામાં મદદરૂપ થઈ શકે છે.

મેગ્નેટિઝમનો ઉપયોગ પહેલાથી જ ડેટા સ્ટોરેજ માટે કરવામાં આવે છે, પરંતુ સંશોધકો હાલમાં તેનો વધુ ઉપયોગ કરવાની રીતો શોધી રહ્યા છે.વમળ કોર અને માઇક્રોમેગ્નેટના ડોમેન્સનું ચુંબકીય અભિગમ, ઉદાહરણ તરીકે, કદાચ 0s અને 1s ના સ્વરૂપમાં માહિતીને એન્કોડ કરવા માટે ઉપયોગમાં લઈ શકાય છે.

સંશોધકો હવે આ કાર્યને એન્ટિ-ફેરોમેગ્નેટિક સામગ્રી સાથે પુનરાવર્તિત કરવાનું લક્ષ્ય રાખે છે, જ્યાં વ્યક્તિગત ચુંબકીય ક્ષણોની ચોખ્ખી અસર રદ થાય છે.જ્યારે કમ્પ્યુટિંગની વાત આવે છે ત્યારે આ આશાસ્પદ છે-સિદ્ધાંતમાં, એન્ટિ-ફેરોમેગ્નેટિક સામગ્રીનો ઉપયોગ એવા ઉપકરણો બનાવવા માટે થઈ શકે છે જેને ઓછી ઊર્જાની જરૂર હોય અને પાવર ખોવાઈ જાય ત્યારે પણ તે સ્થિર રહે છે-પરંતુ તપાસ કરવા માટે ઘણું મુશ્કેલ છે કારણ કે તેઓ જે સિગ્નલો ઉત્પન્ન કરે છે તે ખૂબ નબળા હશે. .

તે પડકાર હોવા છતાં, ફોલ્વેન આશાવાદી છે.તે કહે છે, "અમે નમૂનાઓ બનાવી શકીએ છીએ અને એક્સ-રે દ્વારા જોઈ શકીએ છીએ તે દર્શાવીને અમે પ્રથમ ગ્રાઉન્ડ આવરી લીધું છે," તે કહે છે."આગળનું પગલું એ જોવાનું હશે કે શું આપણે એન્ટિ-ફેરોમેગ્નેટિક સામગ્રીમાંથી પૂરતા પ્રમાણમાં સિગ્નલ મેળવવા માટે પૂરતા પ્રમાણમાં ઉચ્ચ ગુણવત્તાના નમૂનાઓ બનાવી શકીએ છીએ."