Փոքր մագնիսների ներքին գործերին նայելու նոր միջոց

NTNU- ի հետազոտողները փոքր մասշտաբներով լույս են սփռում մագնիսական նյութերի վրա `ստեղծելով կինոնկարներ որոշ ծայրաստիճան պայծառ ռենտգենյան ճառագայթների օգնությամբ:

ՆՏՆՈՒ-ի էլեկտրոնիկայի էլեկտրոնիկայի խմբի համազեկուցումը, ՆՏՆու էլեկտրոնային համակարգերի ֆակուլտետի համահեղինակ եւ Բելգիայում գտնվող Նտնու եւ Գենտի համալսարանի գործընկերներ, տեսնելու համար, թե որքանով են փոխվում բարակ կինոնկարի միկրոաժները, երբ խանգարում են արտաքին մագնիսական դաշտի կողմից: Նորվեգիայի NTNU Nano- ի եւ Նորվեգիայի հետազոտական ​​խորհրդի կողմից մասնակիորեն ֆինանսավորվող աշխատանքը հրապարակվել է ֆիզիկական վերանայման հետազոտություն:

Փոքր մագնիսներ

Einar Standal Digernes- ը հորինեց փորձերի մեջ օգտագործված փոքրիկ քառակուսի մագնիսները:

Tiny Square Magnets- ը, որը ստեղծվել է NTNU Ph.D. Թեկնածու Էյրարի ակասուներներ

Որոշ մագնիսական նյութերում ատոմների փոքր խմբերը միմյանց հետ միասին ունենան այն վայրերը, որոնցում բոլոր էլեկտրոնները ունեն նույն մագնիսական կողմնորոշումը:

NTNU Magnets- ում այս տիրույթները հանդիպում են կենտրոնական կետում `պտույտի միջուկը, որտեղ մագնիսական պահը անմիջապես նշում է նյութի ինքնաթիռում կամ դուրս:

«Երբ մենք դիմում ենք մագնիսական դաշտ, այս ոլորտներից ավելի ու ավելի շատ կտան նույն ուղղությամբ», - ասում է ազգանունը: «Նրանք կարող են աճել, եւ նրանք կարող են նեղանալ, եւ հետո նրանք կարող են միանալ միմյանց»:

Էլեկտրոններ գրեթե լույսի արագությամբ

Տեսնելով, որ դա տեղի է ունենում հեշտ չէ: Հետազոտողները իրենցկրոմագնացները վերցրեցին 80 մլն-լայն բլիթ ձեւով սինխրոն, որը հայտնի է որպես Բեսսի II, Բեռլինում, որտեղ էլեկտրոններն արագանում են, քանի դեռ նրանք ճանապարհորդում են գրեթե լույսի արագությամբ: Այն արագ շարժվող էլեկտրոնները, այնուհետեւ արտանետում են չափազանց պայծառ ռենտգենյան ճառագայթներ:

«Մենք վերցնում ենք այս ռենտգենյան ճառագայթները եւ դրանք օգտագործում ենք որպես լույս մեր մանրադիտակով», - ասում է ազգանունը:

Քանի որ էլեկտրոնները շրջում են սինխրոտոնի շուրջ երկու նանոզեկոնների կողմից առանձնացված փունջներով, այն ռենտգենյան ճառագայթները, որոնք նրանք արտանետում են ճշգրիտ իմպուլսներով:

Սկսող փոխանցման ռենտգենյան մանրադիտակի կամ STXM- ի համար անհրաժեշտ է այդ ռենտգենյան ճառագայթները `նյութի մագնիսական կառուցվածքի լուսանկար ստեղծելու համար: Այս լուսանկարները միասին կարելով, հետազոտողները ըստ էության կարող են ստեղծել ֆիլմ, որը ցույց է տալիս, թե ինչպես են ժամանակի ընթացքում միկրոմագնացվում:

STXM- ի օգնությամբ, ազգանունը եւ նրա գործընկերները խանգարում էին իրենց միկրոմագնացներին հոսանքի զարկերակով, որը ստեղծում էր մագնիսական դաշտ եւ տեսավ, որ տեղաշարժը տեղափոխվում է:

«Դուք ունեք շատ փոքր մագնիս, եւ ապա այն փչացնում եք եւ փորձում եք պատկերել այն, քանի որ այն կրկին լուծվում է», - ասում է նա: Դրանից հետո նրանք տեսան, որ միջուկը վերադառնում է միջին, բայց ոլորուն ուղու, ոչ թե ուղիղ գծի:

«Դա պարելու է կենտրոնը կենտրոն», - ասում է ազգանունը:

Մեկ սայթաքում եւ այն ավարտվել է

Դա այն է, որ նրանք ուսումնասիրում են էպիտաքսային նյութեր, որոնք ստեղծվում են ենթաշերտի վերեւում, որը հետազոտողներին հնարավորություն է տալիս կսմթել նյութի հատկությունները, բայց ռենտգենյան ճառագայթները կփախցնեն:

Աշխատելով NTNU Nanolab- ում, հետազոտողները լուծեցին substrate խնդիրը `իրենց մագնիսական հատկությունները պաշտպանելու համար ածխածնի շերտի տակ գտնվող իրենցկրոմագնիսը:

Այնուհետեւ նրանք ուշադիր եւ ճշգրտորեն դուրս են բերում գարշահոտությունը Գալյամի իոնների կենտրոնացած ճառագայթով, մինչեւ միայն շատ բարակ շերտ չմնաց: Paint շռայլ գործընթացը կարող է տեւել ութ ժամ մեկ նմուշի համար, եւ մեկ սայթաքեց, կարող էր հեգել աղետը:

«Քննադատականն այն է, որ եթե դուք սպանում եք մագնիսությունը, մենք չենք իմանա, որ նախքան Բեռլինում նստելը», - ասում է նա: «Հնարքը, իհարկե, մեկից ավելի նմուշ է բերելու»:

Հիմնարար ֆիզիկայից մինչեւ ապագա սարքեր

Բարեբախտաբար, նա աշխատեց, եւ թիմը օգտագործեց իրենց ուշադիր պատրաստված նմուշները գծապատկերելու համար, թե ինչպես են micromagnet- ի տիրույթները աճում եւ ժամանակի ընթացքում նեղանում: Նրանք նաեւ ստեղծեցին համակարգչային սիմուլյացիաներ, ավելի լավ հասկանալու համար, թե ինչ ուժեր են եղել աշխատանքի մեջ:

Ինչպես նաեւ հիմնական ֆիզիկայի մասին մեր գիտելիքների առաջխաղացումը, հասկանալով, թե ինչպես են մագնիսիզմը աշխատում այս երկարությամբ եւ ժամանակի կշեռքներին, կարող են օգտակար լինել ապագա սարքերի ստեղծման գործում:

Մագնիսիզմն արդեն օգտագործվում է տվյալների պահպանման համար, բայց հետազոտողները ներկայումս փնտրում են այն ավելի մանրամասն օգտագործման համար: Օրինակ, Micromagnet- ի Vortex հիմնական եւ տիրույթների մագնիսական կողմնորոշումները գուցե օգտագործվել են 0-ականների եւ 1-ի տեսքով տեղեկատվությունը կոդագրելու համար:

Հետազոտողներն այժմ նպատակ ունեն կրկնել այս աշխատանքը հակամարմնավոր նյութերով, որտեղ անհատական ​​մագնիսական պահերի զուտ ազդեցությունը դուրս է գալիս: Սրանք խոստումնալից են, երբ խոսքը վերաբերում է հաշվողական տեսականին, հակամանրածախմագնիսական նյութերը կարող են օգտագործվել սարքեր, որոնք քիչ էներգիա են պահանջում, բայց երբ ուժը կորցնում է, քանի որ դրանք արտադրում են, շատ ավելի բարդ կլինի:

Չնայած այդ մարտահրավերին, ազգանունը լավատես է: «Մենք առաջին հիմքը ծածկեցինք, ցույց տալով, որ մենք կարող ենք նմուշներ պատրաստել եւ նրանց միջով նայել ռենտգենյան ճառագայթներով», - ասում է նա: «Հաջորդ քայլը կլինի տեսնել, արդյոք մենք կարող ենք բավարար չափի նմուշներ պատրաստել, որպեսզի բավարար ազդանշան ստանա հակամերոմագնիսական նյութից»: