लहान मॅग्नेट्सच्या अंतर्गत कामकाज पाहण्याचा एक नवीन मार्ग

एनटीएनयूचे संशोधक काही अत्यंत तेजस्वी क्ष-किरणांच्या मदतीने चित्रपट तयार करून लहान स्केलवर चुंबकीय सामग्रीवर प्रकाश टाकत आहेत.

एनटीएनयूच्या इलेक्ट्रॉनिक सिस्टम विभागातील ऑक्साईड इलेक्ट्रॉनिक्स ग्रुपचे सह-संचालक एरिक फोलवेन आणि बाहेरील चुंबकीय क्षेत्रामुळे विचलित झाल्यावर बेल्जियममधील एनटीएनयू आणि बेल्जियममधील गेंट युनिव्हर्सिटीचे सहकारी यांनी बाहेर पडले. एनटीएनयू नॅनो आणि नॉर्वेच्या रिसर्च कौन्सिलने अंशतः अर्थसहाय्यित हे काम फिजिकल रिव्ह्यू रिसर्च या जर्नलमध्ये प्रकाशित केले.

लहान मॅग्नेट

आयनार स्टँडल डिंबर्सने प्रयोगांमध्ये वापरल्या जाणार्‍या छोट्या चौरस मॅग्नेटचा शोध लावला.

एनटीएनयू पीएच.डी. द्वारे तयार केलेले लहान चौरस मॅग्नेट. उमेदवार आयनार स्टँडल डिंबर्स, फक्त दोन मायक्रोमीटर रुंद आहेत आणि चार त्रिकोणी डोमेनमध्ये विभाजित आहेत, प्रत्येकाचे भिन्न चुंबकीय अभिमुखता घड्याळाच्या दिशेने किंवा मॅग्नेटच्या सभोवतालच्या दिशेने अँटी-क्लॉकच्या दिशेने निर्देशित करते.

विशिष्ट चुंबकीय सामग्रीमध्ये, अणूंचे छोटे गट डोमेन नावाच्या भागात एकत्र बँड करतात, ज्यामध्ये सर्व इलेक्ट्रॉनमध्ये समान चुंबकीय अभिमुखता असते.

एनटीएनयू मॅग्नेट्समध्ये, ही डोमेन मध्यवर्ती बिंदूवर - भोवरा कोअरवर भेटतात जिथे चुंबकीय क्षण थेट सामग्रीच्या विमानात किंवा बाहेर बिंदू दर्शवितो.

“जेव्हा आम्ही चुंबकीय क्षेत्र लागू करतो तेव्हा यापैकी अधिकाधिक डोमेन त्याच दिशेने निर्देशित होतील,” फोल्वेन म्हणतात. "ते वाढू शकतात आणि ते संकुचित होऊ शकतात आणि मग ते एकमेकांमध्ये विलीन होऊ शकतात."

जवळजवळ प्रकाशाच्या वेगाने इलेक्ट्रॉन

हे घडणे सोपे नाही. बर्लिनमध्ये बेसी II म्हणून ओळखल्या जाणार्‍या संशोधकांनी त्यांचे मायक्रोमॅग्नेट्स 80 मीटर रुंद डोनट-आकाराच्या सिंक्रोट्रॉनवर नेले, जेथे जवळजवळ प्रकाशाच्या वेगाने प्रवास करेपर्यंत इलेक्ट्रॉन वेगवान केले जातात. ते वेगवान-चालणारे इलेक्ट्रॉन नंतर अत्यंत चमकदार एक्स-रे उत्सर्जित करतात.

फोल्वेन म्हणतात, “आम्ही हे एक्स-रे घेतो आणि आमच्या मायक्रोस्कोपमध्ये प्रकाश म्हणून त्यांचा वापर करतो.

कारण इलेक्ट्रॉन दोन नॅनोसेकंदांनी विभक्त केलेल्या गुच्छांमध्ये सिंक्रोट्रॉनभोवती फिरतात, कारण ते उत्सर्जित करणारे एक्स-रे अचूक डाळींमध्ये येतात.

स्कॅनिंग ट्रान्समिशन एक्स-रे मायक्रोस्कोप किंवा एसटीएक्सएम, त्या एक्स-रे घेते, सामग्रीच्या चुंबकीय संरचनेचा स्नॅपशॉट तयार करण्यासाठी. हे स्नॅपशॉट्स एकत्र टाकून, संशोधक वेळोवेळी मायक्रोमॅग्नेट कसे बदलतात हे दर्शविणारा चित्रपट तयार करू शकतात.

एसटीएक्सएमच्या मदतीने, फोलवेन आणि त्याच्या सहका्यांनी त्यांच्या मायक्रोमॅग्नेट्सला एक चुंबकीय क्षेत्र तयार करणा current ्या वर्तमानाच्या नाडीने त्रास दिला आणि डोमेनचे आकार बदलले आणि मध्यभागी व्हर्टेक्स कोर हलविले.

ते म्हणतात, “तुमच्याकडे खूप लहान चुंबक आहे आणि मग तुम्ही ते ढकलले आणि पुन्हा सेटल झाल्यास त्याची प्रतिमा बनवण्याचा प्रयत्न करा.” त्यानंतर, त्यांनी कोर मध्यभागी परत पाहिले - परंतु एका वळणाच्या मार्गावर, सरळ रेषा नाही.

फोल्वेन म्हणतात, “हे मध्यभागी परत नाचेल.

एक स्लिप आणि ती संपली

कारण ते एपिटॅक्सियल मटेरियलचा अभ्यास करतात, जे सब्सट्रेटच्या शीर्षस्थानी तयार केले गेले आहेत जे संशोधकांना सामग्रीच्या गुणधर्मांना चिमटा काढू देतात, परंतु एसटीएक्सएममध्ये एक्स-रे अवरोधित करतात.

एनटीएनयू नॅनोलाबमध्ये काम करत, संशोधकांनी त्याच्या चुंबकीय गुणधर्मांचे रक्षण करण्यासाठी कार्बनच्या एका थरात मायक्रोमॅग्नेट दफन करून सब्सट्रेट समस्येचे निराकरण केले.

मग त्यांनी काळजीपूर्वक आणि तंतोतंत गॅलियम आयनच्या केंद्रित तुळईसह खाली सब्सट्रेट काढून टाकले जोपर्यंत फक्त एक पातळ थर शिल्लक नाही. कष्टकरी प्रक्रियेस प्रति नमुना आठ तास लागू शकतात - आणि एक स्लिप अप आपत्तीचे शब्दलेखन करू शकते.

ते म्हणतात, “गंभीर गोष्ट म्हणजे, जर तुम्ही चुंबकत्व मारले तर बर्लिनमध्ये बसण्यापूर्वी आम्हाला हे माहित नाही.” "युक्ती अर्थातच एकापेक्षा जास्त नमुना आणण्यासाठी आहे."

मूलभूत भौतिकशास्त्र पासून भविष्यातील उपकरणांपर्यंत

कृतज्ञतापूर्वक हे कार्य केले आणि मायक्रोमॅग्नेटचे डोमेन वेळोवेळी कसे वाढतात आणि कसे संकुचित होतात याचा चार्ट करण्यासाठी कार्यसंघाने त्यांचे काळजीपूर्वक तयार केलेले नमुने वापरले. काय सैन्यात काय होते हे समजून घेण्यासाठी त्यांनी संगणक सिम्युलेशन देखील तयार केले.

मूलभूत भौतिकशास्त्राच्या आमच्या ज्ञानाची प्रगती करण्याबरोबरच, या लांबी आणि वेळेच्या स्केलवर चुंबकत्व कसे कार्य करते हे समजून घेणे भविष्यातील उपकरणे तयार करण्यात उपयुक्त ठरू शकते.

मॅग्नेटिझम आधीपासूनच डेटा स्टोरेजसाठी वापरला गेला आहे, परंतु संशोधक सध्या त्याचे पुढील शोषण करण्याचे मार्ग शोधत आहेत. व्हर्टेक्स कोअरचे चुंबकीय अभिमुखता आणि मायक्रोमॅग्नेटच्या डोमेन, उदाहरणार्थ, कदाचित 0 एस आणि 1 एसच्या स्वरूपात माहिती एन्कोड करण्यासाठी वापरली जाऊ शकते.

संशोधक आता हे काम अँटी-फेरोमॅग्नेटिक सामग्रीसह पुनरावृत्ती करण्याचे लक्ष्य ठेवत आहेत, जिथे वैयक्तिक चुंबकीय क्षणांचा निव्वळ परिणाम रद्द होतो. जेव्हा हे संगणकीय विचारात घेते तेव्हा हे आश्वासन देणारे आहे-सिद्धांतानुसार, अँटी-फेरोमॅग्नेटिक सामग्री वापरली जाऊ शकते ज्यायोगे कमी उर्जा आवश्यक आहे आणि शक्ती गमावली तरी स्थिर राहते-परंतु तपासण्यासाठी बरेच अवघड आहे कारण ते तयार केलेले सिग्नल जास्त कमकुवत असतील.

ते आव्हान असूनही, फोल्वेन आशावादी आहे. ते म्हणतात, “आम्ही नमुने बनवू शकतो आणि एक्स-रेसह त्यांच्याकडे पाहू शकतो हे दाखवून आम्ही पहिले मैदान झाकले आहे. "पुढील चरण म्हणजे अँटी-फेरोमॅग्नेटिक सामग्रीमधून पुरेसे सिग्नल मिळविण्यासाठी आम्ही पुरेसे उच्च गुणवत्तेचे नमुने तयार करू शकतो की नाही हे पहाणे."