Истраживачи из НТНУ-а проливају светло на магнетне материјале на малим скалама стварајући филмове уз помоћ неких изузетно јаких рендгенских зрака.
Ерик Фолвен, ко-директор групе Електронике оксида на НТНУ-овом одељењу електронских система и колеге из Универзитета НТНУ и Гхент у Белгији, да виде како се танко-филм микромагнет промени када је узнемирен спољним магнетним пољем. Рад, дјелимично финансиран од НТНУ Нано и Истраживачко веће Норвешке, објављен је у истраживању физичких прегледа.
Сићушни магнети
Станални дигарски Еинар измислили су ситни квадратни магнети који се користе у експериментима.
Магнетни магнети са ситним квадратом, који је створио докторат НТНУ-а. Кандидат Еинар Стандал Дигернес, су широка само два микрометра и подели се у четири трокутарна домена, свака са другачијом магнетном оријентацијом која показује у смеру казаљке на сату или у смеру казаљке на сату или у смеру супротном од казаљке на сату око магнета.
У одређеним магнетним материјалима, мање групе Атома банда заједно у области зване домене, у којима сви електрони имају исту магнетну оријентацију.
У магнетима НТНУ-а, ови домени се састају на централној тачки - вртложни језгро - где магнетни тренутак бодови директно у равнини материјала или ван нивоа материјала.
"Када наносимо магнетно поље, све више и више ових домена ће указати у истом правцу", каже Фолвен. "Могу да расту и могу се смањити, а онда се могу спојити једни према другима."
Електрони скоро брзином светлости
Видјети да се то догоди није лако. Истраживачи су узели микромагнете у синхротрон у облику крофне од 80 м, познат као Бесси ИИ, у Берлину, где се електрони убрзавају док не путују готово брзином светлости. Те брзо покретне електроне и тада емитују изузетно јарке рендгенске зраке.
"Узимамо ове рендгенске зраке и користимо их као светлост у нашем микроскопу", каже Фолвен.
Будући да електрони путују око синхротрона у гроздовима одвојеним двема наносекунди, рендгенски зраци које емитују долазе у прецизним импулсима.
Скенирање рендгенских рендгенских рендгенских рендгенских рендгенских рендгенских снимака, узима оне рендгенске зраке да би се створила снимак магнетне структуре материјала. Словајући ове снимке заједно, истраживачи могу у основи створити филм који приказује како се микромагнет временом мења.
Помоћу СткМ-а, фољена и његових колега су умањили њихове микромагнете са струјом пулсом који је створио магнетно поље и видео да домене мењају облик и Вортек језгро потез из центра.
"Имате врло малу магнет, а затим га покуцате и покушајте да је сликате док се поново среди", каже он. Након тога видели су језгро повратак на средњи - али уз пут намотавања, а не равну линију.
"Некако ће плесати у центар", каже Фолвен.
Један листић и готово је
То је зато што студирају епитаксијалне материјале, који су створени на врху подлоге који омогућава истраживачима да прилагоде својства материјала, али би блокирала рендгенске зраке у СТКСМ-у.
Радећи у НТНУ Нанолабу, истраживачи су решили проблем подлоге закопајући њихов микромагнет под слојем угљеника како би заштитио његова магнетна својства.
Затим су пажљиво и прецизно затекли подлогу испод фокусираног снопа галијум јона док само не остане само баш танки слој. Процес мукотрпковања могао би да траје осам сати по узорку - и један клизање може правописну катастрофу.
"Критична ствар је да, ако убијете магнетизам, то нећемо знати пре него што седнемо у Берлину", каже он. "Трик је, наравно, да донесе више узорак."
Од основне физике на будуће уређаје
Срећом је успело, а тим је користио њихове пажљиво припремљене узорке да би сазнали како се домене микромагнета расту и смањују. Такође су створили рачунарске симулације да би боље разумели које су снаге на послу.
Као и унапређивање нашег знања о основној физици, разумевању начина на који магнетизам делује на ове дужине и временске ваге могу бити од помоћи у стварању будућих уређаја.
Магнетизам се већ користи за складиштење података, али истраживачи тренутно траже начине да их даље искориштавају. Магнетне оријентације Вортек језгра и домене микромагнета, на пример, можда би се могле користити за кодирање информација у облику 0С и 1С.
Истраживачи сада имају за циљ да понове овај рад са анти-феромагнетним материјалима, где нето ефекат појединачних магнетних тренутака отказује. Ово је обећавајући када је у питању рачунарска теорија, анти-феромагнетни материјали се могу користити за прављење уређаја који захтевају мало енергије и остају стабилни чак и када је снага изгубљена - али много је затешена да би се истражила, али сигнали које производе биће много слабији.
Упркос том изазову, Фолвен је оптимистичан. "Прекрили смо прву земљу показујући да можемо да направимо узорке и гледамо кроз њих рендгенским зрацима", каже он. "Следећи корак ће бити да видимо да ли можемо да направимо узорке довољно високог квалитета да бисмо добили довољно сигнала из анти-феромагнетног материјала."
Вријеме поште: мај-10-2021