NTNU изилдөөчүлөрү кээ бир өтө жаркыраган рентген нурларынын жардамы менен тасмаларды жаратып, кичинекей масштабдагы магниттик материалдарга жарык чачып жатышат.
NTNUнун Электрондук системалар департаментинин оксид электроника тобунун тең директору Эрик Фолвен жана Бельгиянын NTNU жана Гент университетиндеги кесиптештери сырткы магнит талаасы бузулганда ичке пленкалуу микромагниттердин кандай өзгөрөөрүн көрүү үчүн жөнөштү.NTNU Nano жана Норвегиянын изилдөө кеңеши жарым-жартылай каржылаган иш Physical Review Research журналында жарыяланган.
Кичинекей магниттер
Einar Standal Digernes эксперименттерде колдонулган кичинекей чарчы магниттерди ойлоп тапкан.
NTNU Ph.D тарабынан түзүлгөн кичинекей чарчы магниттер.талапкер Einar Standal Digernes, туурасы болгону эки микрометр жана төрт үч бурчтуу доменге бөлүнгөн, алардын ар бири магниттердин айланасында саат жебеси боюнча же саат жебесине каршы багытталган башка магниттик багытка ээ.
Кээ бир магниттик материалдарда атомдордун кичинекей топтору бардык электрондор бирдей магниттик багытка ээ болгон домен деп аталган аймактарга биригет.
NTNU магниттеринде бул домендер борбордук чекитте — куюндун өзөгүндө кездешет, ал жерде магниттик момент материалдын тегиздигине же сыртына түз көрсөтүлөт.
"Биз магнит талаасын колдонгондо, бул домендердин көбү бир багытты көрсөтөт", - дейт Фолвен."Алар чоңоюп, кичирейип, анан бири-бирине кошулушу мүмкүн."
Электрондор дээрлик жарык ылдамдыгында
Муну көрүү оңой эмес.Изилдөөчүлөр микромагниттерин Берлиндеги BESSY II деп аталган 80 м кеңдиктеги пончик формасындагы синхротронго алып барышты, ал жерде электрондор дээрлик жарык ылдамдыгы менен кыймылдаганга чейин ылдамдалат.Ошол тез кыймылдаган электрондор андан кийин өтө жаркыраган рентген нурларын чыгарышат.
"Биз бул рентген нурларын алып, аларды микроскопубузда жарык катары колдонобуз" дейт Фолвен.
Электрондор синхротрондун айланасында эки наносекунд менен бөлүнгөн тутамдар менен айланып жүргөндүктөн, алар чыгарган рентген нурлары так импульстар менен келет.
Сканирлөөчү рентгендик микроскоп же STXM материалдын магниттик түзүлүшүнүн сүрөтүн түзүү үчүн ошол рентген нурларын алат.Бул сүрөттөрдү бириктирүү менен, изилдөөчүлөр микромагниттин убакыттын өтүшү менен кандай өзгөрөрүн көрсөткөн тасманы түзө алышат.
STXM жардамы менен Фолвен жана анын кесиптештери магнит талаасын пайда кылган токтун импульсу менен микромагниттерин бузуп, домендердин формасын өзгөртүп, куюндун өзөгү борбордон жылып жатканын көрүшкөн.
"Сизде абдан кичинекей магнит бар, анан аны чукуп, кайра жайгашып калганда элестетүүгө аракет кыласыз" дейт ал.Андан кийин алар өзөктүн ортого кайтып келгенин көрүштү, бирок түз сызык эмес, ийри-буйру жол менен.
"Бул борборго кайра бийлейт" дейт Фолвен.
Бир тайып, бүттү
Себеби алар изилдөөчүлөргө материалдын касиеттерин өзгөртүүгө мүмкүндүк берген, бирок STXMдеги рентген нурларын бөгөттөп турган субстраттын үстүндө түзүлгөн эпитаксиалдык материалдарды изилдешет.
NTNU NanoLabда иштеген изилдөөчүлөр микромагниттин магниттик касиеттерин коргоо үчүн көмүртек катмарынын астына көмүү менен субстрат маселесин чечишти.
Андан кийин алар астындагы субстратты галлий иондорунун фокустуу нуру менен өтө жука катмар калганга чейин кылдат жана так талкалашты.Тынымсыз процесс ар бир үлгүгө сегиз саатка созулушу мүмкүн, ал эми бир тайып кетүү кырсыкка алып келиши мүмкүн.
"Эң маанилүү нерсе, эгер сиз магнетизмди өлтүрсөңүз, биз Берлинде отурганга чейин муну билбей калабыз" дейт ал."Албетте, бул бир нече үлгүлөрдү алып келүү."
Фундаменталдык физикадан келечектеги аппараттарга чейин
Бактыга жараша, бул иштеди жана топ кылдаттык менен даярдалган үлгүлөрүн колдонуп, убакыттын өтүшү менен микромагниттин домендери кантип өсүп, кичирейип жатканын диаграммада көрсөтүштү.Алар ошондой эле кандай күчтөр иштеп жатканын жакшыраак түшүнүү үчүн компьютердик симуляцияларды түзүштү.
Фундаменталдык физика боюнча билимибизди өркүндөтүү менен бирге, магнетизмдин бул узундукта жана убакыт масштабында кантип иштээрин түшүнүү келечектеги түзмөктөрдү түзүүдө пайдалуу болушу мүмкүн.
Магнитизм буга чейин маалыматтарды сактоо үчүн колдонулат, бирок изилдөөчүлөр учурда аны андан ары пайдалануу жолдорун издеп жатышат.Уюлдук өзөктүн магниттик багыттары жана микромагниттин домендери, мисалы, 0 жана 1 түрүндөгү маалыматты коддоо үчүн колдонулушу мүмкүн.
Изилдөөчүлөр азыр бул ишти антиферромагниттик материалдар менен кайталоону көздөп жатышат, мында жеке магниттик моменттердин таза таасири жокко чыгарылат.Эсептөө иштерине келгенде булар келечектүү – теорияда антиферромагниттик материалдар аз энергияны талап кылган жана кубат жок болгондо да туруктуу бойдон кала турган түзүлүштөрдү жасоо үчүн колдонулушу мүмкүн, бирок аларды изилдөө бир топ татаалыраак, анткени алар чыгарган сигналдар алда канча алсызыраак болот. .
Бул кыйынчылыкка карабастан, Фолвен оптимист."Биз үлгүлөрдү жасап, аларды рентген нурлары менен карап көрө аларыбызды көрсөтүү менен биринчи жерди каптадык" дейт ал."Кийинки кадам антиферромагниттик материалдан жетиштүү сигнал алуу үчүн жетишерлик жогорку сапаттагы үлгүлөрдү жасай аларыбызды билүү болот."
Посттун убактысы: 10-май-2021