Investigatores ex NTNU lucem in materias magneticas parva scala extendunt, pelliculas creando ope radiorum X clarissimorum.
Erik Folven, co-director gregis electronicorum oxidorum apud Departmentum Systematum Electronicorum NTNU, una cum collegis ex NTNU et Universitate Gandavensi in Belgio, proposuerunt explorare quomodo micromagneta tenui pelliculae mutantur cum a campo magnetico externo perturbantur. Opus, partim a NTNU Nano et Consilio Investigationis Norvegiae sustentatum, in ephemeride "Physical Review Research" divulgatum est.
Magneta minuta
Einar Standal Digernes magneta quadrata minuta in experimentis adhibita excogitavit.
Magneta quadrata minuta, a Einar Standal Digernes, candidato doctoratus apud NTNU creati, tantum duo micrometra lata sunt et in quattuor regiones triangulares dividuntur, quarum unaquaeque orientatione magnetica diversa, dextra vel sinistra versus circum magneta spectat.
In quibusdam materiis magneticis, minores atomorum greges in areas quae dominia appellantur conglobantur, in quibus omnes electrones eandem orientationem magneticam habent.
In magnetibus NTNU, hae regiones in puncto centrali conveniunt—nucleo vorticali—ubi momentum magneticum directe in planum materiae vel extra planum eius spectat.
“Cum campum magneticum adhibemus, plura et plura ex his regionibus in eandem directionem spectant,” inquit Folven. “Crescere et contrahi possunt, deinde in se invicem coalescere possunt.”
Electrona fere celeritate lucis
Hoc fieri videre non facile est. Investigatores micromagnetas suas ad synchrotronem octoginta metrorum latum, formam cylindricam, BESSY II appellatum, Berolini, portaverunt, ubi electrones accelerantur donec fere celeritate lucis iter faciant. Hi electrones celerrime moventes deinde radios X clarissimos emittunt.
"Has radios X accipimus et eos tamquam lumen in microscopio nostro utimur," dicit Folven.
Quia electrones circa synchrotron in fasciculis duobus nanosecundis separatis vagantur, radii X quos emittunt pulsibus precisis veniunt.
Microscopium transmissionis perlustrativum radiorum X, sive STXM, radios X illos capit ut imaginem structurae magneticae materiae efficiat. His imaginibus consutis, investigatores essentialiter pelliculam creare possunt quae ostendit quomodo micromagnes per tempus mutatur.
Auxilio STXM, Folven et collegae eius micromagneta sua impulsu currentis qui campum magneticum generavit perturbaverunt, et viderunt regiones formam mutare et nucleum vorticalem a centro moveri.
“Habes magnetem minimum, deinde eum pungis et conaris imaginari dum iterum subsistit,” inquit. Postea, viderunt nucleum ad medium redire—sed per viam flexuosam, non per lineam rectam.
"Quasi ad centrum saltabit," inquit Folven.
Unus lapsus et finitum est
Id enim est quia materias epitaxiales, quae super substratum creantur, student quod investigatoribus permittit proprietates materiae modificare, sed radios X in STXM obstrueret.
In NTNU NanoLab operantes, investigatores problema substrati solverunt micromagnetem suum sub strato carbonis infodiendo ad proprietates eius magneticas protegendas.
Deinde substratum subterraneum diligenter et accurate radiis directis ionum gallii abscidebant, donec tenuissima tantum strata remaneret. Diligentissimus processus octo horas per specimen durare poterat — et unum errorem calamitatem significare poterat.
"Res gravissima est, si magnetismum interficias, nos id nescituros esse antequam Berolini sedeamus," inquit. "Ars est, scilicet, plus uno exemplo afferre."
A physica fundamentali ad futura instrumenta
Gratias dis, res successit, et turma exemplaribus diligenter praeparatis usus est ad delineandum quomodo regiones micromagnetis crescant et contrahantur per tempus. Etiam simulationes computatrales creaverunt ut melius intellegerent quae vires operarentur.
Praeter promovendam cognitionem nostram physicae fundamentalis, intellegere quomodo magnetismus his longitudinibus et temporis gradibus operatur utile esse potest ad futuras machinas creandas.
Magnetismus iam ad conservationem notitiarum adhibetur, sed investigatores nunc vias quaerunt ad eum ulterius utendum. Orientationes magneticae nuclei vorticis et partium micromagnetis, exempli gratia, fortasse adhiberi possent ad informationem in forma 0 et 1 codificandam.
Investigatores nunc hoc opus cum materiis antiferromagneticis repetere student, ubi effectus singularum momentorum magneticorum tollitur. Haec promittunt cum ad computationem venit — in theoria, materiae antiferromagneticae ad fabricanda instrumenta adhiberi possent quae parvam energiam requirunt et stabiles manent etiam cum potentia deficit — sed multo difficilius investigantur quia signa quae producunt multo debiliora erunt.
Quamquam hoc impedimento est, Folven tamen optimus animo se praebet. "Primum stadium perfecimus demonstrando nos posse exempla facere et per ea radiis X inspicere," inquit. "Proximus gradus erit videre num exempla satis altae qualitatis facere possimus ut satis signi ex materia antiferromagnetica obtineamus."
Tempus publicationis: X Maii, MMXXI