NTNU-ийн судлаачид маш тод рентген туяаны тусламжтайгаар кино бүтээх замаар соронзон материалыг жижиг хэмжээтэй болгож байна.
NTNU-ийн Цахим системийн тэнхимийн оксид электроникийн бүлгийн хамтран захирал Эрик Фолвен болон Бельгийн NTNU болон Гент их сургуулийн хамт олон гадны соронзон орны нөлөөлөлд өртөх үед нимгэн хальсан микросоронзон хэрхэн өөрчлөгддөгийг харахаар зорьсон.NTNU Nano болон Норвегийн Судалгааны Зөвлөлийн хэсэгчлэн санхүүжүүлсэн уг бүтээл Физик тойм судалгаа сэтгүүлд нийтлэгдсэн байна.
Жижиг соронз
Эйнар Стандал Дигернес туршилтанд ашигласан жижигхэн дөрвөлжин соронзыг зохион бүтээжээ.
NTNU Ph.D-ийн бүтээсэн бяцхан дөрвөлжин соронз.нэр дэвшигч Эйнар Стандал Дигернес нь ердөө хоёр микрометр өргөн бөгөөд дөрвөн гурвалжин домэйнд хуваагддаг бөгөөд тус бүр нь соронзны эргэн тойронд цагийн зүүний дагуу эсвэл цагийн зүүний эсрэг чиглэсэн өөр өөр соронзон чиглэлтэй.
Зарим соронзон материалд атомын жижиг бүлгүүд нэгдэж, бүх электронууд ижил соронзон чиглэлтэй байдаг домэйн гэж нэрлэгддэг.
NTNU-ийн соронзуудад эдгээр домэйнууд нь төвийн цэг буюу эргүүлэг цөмд нийлдэг бөгөөд соронзон момент нь материалын хавтгайд шууд дотогш эсвэл гадагш чиглэдэг.
"Бид соронзон орон ашиглах үед эдгээр домэйн улам бүр нэг чиглэл рүү чиглэх болно" гэж Фолвен хэлэв."Тэд томорч, агшиж, дараа нь бие биедээ нийлж чадна."
Бараг гэрлийн хурдтай электронууд
Үүнийг харах нь тийм ч хялбар биш юм.Судлаачид микросоронзоо Берлин дэх BESSY II гэгддэг 80м өргөнтэй пончик хэлбэртэй синхротрон руу аваачиж, электронууд бараг гэрлийн хурдаар хөдөлдөг болтол хурдасдаг.Эдгээр хурдан хөдөлж буй электронууд дараа нь маш тод рентген туяа ялгаруулдаг.
"Бид эдгээр рентген туяаг авч микроскопдоо гэрэл болгон ашигладаг" гэж Фолвен хэлэв.
Электронууд синхротроны эргэн тойронд хоёр наносекундээр тусгаарлагдсан багцаар эргэлддэг тул тэдгээрийн ялгаруулж буй рентген туяа нь нарийн импульсээр ирдэг.
Сканнерийн дамжуулагч рентген микроскоп буюу STXM нь эдгээр рентген туяаг авч материалын соронзон бүтцийн агшин зуурын зургийг үүсгэдэг.Судлаачид эдгээр агшин зуурын зургуудыг хооронд нь нийлүүлснээр бичил соронзон цаг хугацааны явцад хэрхэн өөрчлөгддөгийг харуулсан кино бүтээж чадна.
STXM-ийн тусламжтайгаар Фолвен болон түүний хамтрагчид соронзон орон үүсгэсэн гүйдлийн импульсээр микро соронзоо эвдэж, домайнуудын хэлбэр өөрчлөгдөж, эргэлтийн цөм төвөөс хөдөлж байгааг харав.
"Чи маш жижиг соронзтой, дараа нь түүнийг нудраад, дахин тогтож байхад нь дүрслэхийг оролдоорой" гэж тэр хэлэв.Дараа нь тэд цөм нь дунд руу буцаж ирэхийг харав, гэхдээ шулуун шугамын дагуу биш харин ороомог замаар.
"Төв рүү буцаж бүжиглэх болно" гэж Фолвен хэлэв.
Нэг гулсаад л дуусна
Учир нь тэд субстрат дээр бүтээгдсэн эпитаксиаль материалыг судалж байгаа бөгөөд энэ нь судлаачдад материалын шинж чанарыг өөрчлөх боломжийг олгодог боловч STXM дахь рентген туяаг хаадаг.
NTNU NanoLab-д ажиллаж байхдаа судлаачид соронзон шинж чанарыг нь хамгаалахын тулд микросоронзоо нүүрстөрөгчийн давхарга дор булж, субстратын асуудлыг шийдсэн.
Дараа нь тэд маш нимгэн давхарга үлдэх хүртэл галийн ионуудын төвлөрсөн цацрагийн тусламжтайгаар доорхи субстратыг болгоомжтой бөгөөд нарийн зүсэж авав.Хүнд хэцүү үйл явц нь дээж бүрт найман цаг шаардагдах бөгөөд нэг удаа гулсах нь сүйрлийг илтгэнэ.
"Хэрэв та соронзон хүчийг устгавал бид Берлинд суухаасаа өмнө үүнийг мэдэхгүй байх болно" гэж тэр хэлэв."Мэдээжийн арга бол нэгээс олон дээж авчрах явдал юм."
Физикийн суурь мэдлэгээс эхлээд ирээдүйн төхөөрөмж хүртэл
Баярлалаа, энэ нь үр дүнтэй болсон бөгөөд багийнхан нарийн бэлтгэсэн дээжүүдээ ашиглан микромагнитын домэйнууд цаг хугацааны явцад хэрхэн өсөн нэмэгдэж, багасч байгааг харуулсан.Тэд мөн ямар хүч ажиллаж байгааг илүү сайн ойлгохын тулд компьютерийн симуляцийг бүтээсэн.
Физикийн суурь мэдлэгээ ахиулахын зэрэгцээ эдгээр урт, хугацааны хэмжүүрт соронзон хэрхэн ажилладагийг ойлгох нь ирээдүйн төхөөрөмжүүдийг бүтээхэд тустай байж болох юм.
Магнетизмыг аль хэдийн өгөгдөл хадгалахад ашигладаг байсан ч судлаачид үүнийг цаашид ашиглах арга замыг хайж байна.Жишээлбэл, микросоронзны эргэлтийн цөм ба домайнуудын соронзон чиг баримжааг 0 ба 1 хэлбэрээр мэдээллийг кодлоход ашиглаж болно.
Судлаачид одоо бие даасан соронзон моментуудын цэвэр нөлөө арилдаг ферромагнитын эсрэг материалаар энэ ажлыг давтахыг зорьж байна.Тооцооллын хувьд эдгээр нь ирээдүйтэй бөгөөд онолын хувьд ферромагнитын эсрэг материалыг бага эрчим хүч шаарддаг төхөөрөмж үйлдвэрлэхэд ашиглаж болох бөгөөд цахилгаан тасарсан үед ч тогтвортой байх боломжтой боловч тэдгээрийн гаргаж буй дохио нь илүү сул байх тул судлах нь илүү төвөгтэй байдаг. .
Энэ сорилтыг үл харгалзан Фолвен өөдрөг байна."Бид дээж хийж, тэдгээрийг рентген туяагаар харж болно гэдгийг харуулсан нь эхний үеийг хамарсан" гэж тэр хэлэв."Дараагийн алхам бол бид ферромагнитын эсрэг материалаас хангалттай дохио авахын тулд хангалттай өндөр чанартай дээж хийж чадах эсэхийг харах болно."
Шуудангийн цаг: 2021 оны 5-р сарын 10-ны хооронд