Fuerscher vun NTNU werfen Liicht op magnetesch Materialien op kleng Skala andeems se Filmer mat Hëllef vun e puer extrem helle Röntgenstrahlen kreéieren.
Den Erik Folven, Co-Direkter vun der Oxidelektronikgrupp am NTNU Departement vun Elektronesche Systemer, a Kollegen vun der NTNU an der Gent Universitéit an der Belsch hu sech erausgestallt fir ze kucken wéi dënn Film Mikromagnete sech änneren wann se vun engem baussenzege Magnéitfeld gestéiert ginn.D'Aarbecht, deelweis finanzéiert vum NTNU Nano an dem Research Council of Norway, gouf an der Zäitschrëft Physical Review Research publizéiert.
Kleng Magnete
Einar Standal Digernes erfonnt déi kleng Quadratmagnete déi an den Experimenter benotzt goufen.
Déi kleng Quadratmagnete, erstallt vum NTNU Ph.D.Kandidat Einar Standal Digernes, si just zwee Mikrometer breet an a véier dräieckeg Beräicher opgedeelt, jidderee mat enger anerer magnetescher Orientéierung déi mat der Auer oder géint d'Auer ronderëm d'Magnete weist.
A bestëmmte magnetesche Materialien verbannen méi kleng Gruppe vun Atomer sech a Beräicher genannt Beräicher, an deenen all d'Elektronen déiselwecht magnetesch Orientéierung hunn.
An den NTNU Magnete treffen dës Domainen op engem zentrale Punkt - de Wirbelkär - wou de magnetesche Moment direkt an oder aus dem Fliger vum Material weist.
"Wa mir e Magnéitfeld applizéieren, wäerte méi a méi vun dësen Domainen an déi selwecht Richtung weisen", seet de Folven."Si kënne wuessen a si kënne schrumpfen, an da kënne se anenee fusionéieren."
Elektrone bal mat der Liichtgeschwindegkeet
Dëst ze gesinn ass net einfach.D'Fuerscher hunn hir Mikromagnete op en 80m breet Donut-geformte Synchrotron, bekannt als BESSY II, zu Berlin bruecht, wou d'Elektronen beschleunegt ginn, bis se mat bal der Liichtgeschwindegkeet reesen.Déi séier bewegend Elektronen strahlen dann extrem hell Röntgenstrahlen aus.
"Mir huelen dës Röntgenstrahlen a benotzen se als d'Liicht an eisem Mikroskop", seet de Folven.
Well Elektronen ronderëm de Synchrotron reesen a Bunnen, déi vun zwou Nanosekonnen getrennt sinn, kommen d'Röntgenstrahlen, déi se ausstrahlen, a präzise Impulser.
E Scannen Transmissioun Röntgenmikroskop, oder STXM, hëlt dës Röntgenstrahlen fir e Schnappschëss vun der magnetescher Struktur vum Material ze kreéieren.Andeems Dir dës Snapshots zesumme setzt, kënnen d'Fuerscher am Wesentlechen e Film erstellen deen weist wéi de Mikromagnet mat der Zäit ännert.
Mat der Hëllef vum STXM hunn de Folven a seng Kollegen hir Mikromagnete mat engem Stroumpuls gestéiert, deen e Magnéitfeld generéiert huet, a gesinn d'Domänen d'Form änneren an de Wirbelkär sech aus dem Zentrum beweegen.
"Dir hutt e ganz klenge Magnéit, an da setzt Dir en a probéiert et ze bilden wéi et erëm setzt", seet hien.Duerno hunn se de Kär zréck an d'Mëtt gesinn - awer laanscht e Wicklungswee, net eng riicht Linn.
"Et wäert Zort vun Danz zréck an den Zentrum,"Seet Folven.
Ee Rutsch an et ass eriwwer
Dat ass well se epitaxial Materialien studéieren, déi uewen op engem Substrat erstallt ginn, deen d'Fuerscher erlaabt d'Eegeschafte vum Material z'änneren, awer d'Röntgenstrahlen an engem STXM blockéieren.
Am NTNU NanoLab schaffen d'Fuerscher de Substratproblem geléist andeems se hire Mikromagnet ënner enger Kueleschicht begruewen fir seng magnetesch Eegeschaften ze schützen.
Duerno hunn se de Substrat drënner virsiichteg a präzis mat engem fokusséierte Strahl vu Galliumionen ofgeschnidden bis nëmmen eng ganz dënn Schicht bliwwen ass.De ustrengenden Prozess kéint aacht Stonnen pro Probe daueren - an ee Rutsch kéint eng Katastroph schreiwen.
"Déi kritesch Saach ass datt wann Dir de Magnetismus ëmbréngt, wäerte mir dat net wëssen ier mir zu Berlin sëtzen", seet hien."Den Trick ass, natierlech, méi wéi eng Probe ze bréngen."
Vun fundamental Physik zu zukünfteg Apparater
Glécklecherweis huet et geschafft, an d'Team huet hir suergfälteg virbereet Proben benotzt fir ze kartéieren wéi d'Domaine vum Mikromagnet mat der Zäit wuessen a schrumpfen.Si hunn och Computersimulatioune erstallt fir besser ze verstoen wat Kräften op der Aarbecht waren.
Wéi och eist Wëssen iwwer fundamental Physik ze förderen, ze verstoen wéi de Magnetismus op dës Längt an Zäitskala funktionnéiert, kéint hëllefräich sinn fir zukünfteg Apparater ze kreéieren.
De Magnetismus gëtt scho fir Datelagerung benotzt, awer d'Fuerscher sichen de Moment no Weeër fir et weider auszenotzen.D'magnetesch Orientatioune vum Wirbelkär an Domaine vun engem Mikromagnet, zum Beispill, kéinte vläicht benotzt ginn fir Informatioun a Form vun 0s an 1s ze codéieren.
D'Fuerscher zielen elo dës Aarbecht mat anti-ferromagnetesche Materialien ze widderhuelen, wou den Nettoeffekt vun den eenzelne magnetesche Momenter annuléiert.Dës si villverspriechend wann et ëm Informatik geet - an der Theorie kënnen anti-ferromagnetesch Materialien benotzt ginn fir Geräter ze maachen déi wéineg Energie erfuerderen a stabil bleiwen och wann d'Kraaft verluer ass - awer vill méi schwiereg fir z'ënnersichen well d'Signaler déi se produzéieren vill méi schwaach sinn .
Trotz dëser Erausfuerderung ass de Folven optimistesch."Mir hunn den éischten Terrain ofgedeckt andeems mir weisen datt mir Proben kënne maachen an se mat Röntgenstrahlen duerchkucken", seet hien."De nächste Schrëtt ass ze kucken ob mir Proben vu genuch héich Qualitéit maache kënnen fir genuch Signal aus engem anti-ferromagnetesche Material ze kréien."
Post Zäit: Mee-10-2021