Panalungtik ti NTNU nuju terang kana bahan magnét dina skala leutik ku cara nyiptakeun pilem nganggo sababaraha sinar-X anu terang pisan.
Erik Folven, ko-diréktur grup éléktronika oksida di Departemen Sistem Éléktronik NTNU, sareng kolega ti NTNU sareng Universitas Ghent di Bélgia badé ningali kumaha mikromagnet pilem ipis robih nalika kaganggu ku médan magnét luar.Karya, sawaréh dibiayaan ku NTNU Nano sareng Déwan Panaliti Norwégia, diterbitkeun dina jurnal Physical Review Research.
Magnét leutik
Einar Standal Digernes nimukeun magnet pasagi leutik dipaké dina percobaan.
The magnet pasagi leutik, dijieun ku NTNU Ph.D.calon Einar Standal Digernes, ngan lega dua mikrométer sarta dibeulah jadi opat domain triangular, unggal mibanda orientasi magnét béda ngarah jarum jam atawa anti jarum jam sabudeureun magnet.
Dina bahan magnét tangtu, gugus-gugus atom nu leuwih leutik ngahiji jadi wewengkon nu disebut domain, nu sakabéh éléktron mibanda orientasi magnét nu sarua.
Dina magnét NTNU, domain ieu papanggih di hiji titik sentral - inti vortex - dimana momen magnét nunjuk langsung atawa kaluar tina pesawat bahan.
"Nalika urang nerapkeun médan magnét, beuki loba domain ieu bakal nunjuk dina arah nu sarua," nyebutkeun Folven."Éta tiasa tumuwuh sareng aranjeunna tiasa ngaleutikan, teras aranjeunna tiasa ngahiji."
Éléktron ampir dina laju cahaya
Ningali ieu kajadian teu gampang.Para panalungtik nyandak micromagnets maranéhanana ka synchrotron ngawangun donat 80m-lega, katelah BESSY II, di Berlin, dimana éléktron anu gancangan nepi ka aranjeunna iinditan dina ampir laju cahaya.Éléktron anu gerakna gancang teras ngaluarkeun sinar-X anu terang pisan.
"Kami nyandak sinar-X ieu sareng dianggo salaku lampu dina mikroskop kami," saur Folven.
Kusabab éléktron ngurilingan synchrotron dina tandan dipisahkeun ku dua nanodetik, sinar-X anu dipancarkeunna datang dina pulsa anu tepat.
Mikroskop sinar-X transmisi scanning, atanapi STXM, nyandak sinar-X éta pikeun nyiptakeun gambar tina struktur magnét bahan.Ku ngahijikeun gambar-gambar ieu, para panalungtik dasarna tiasa nyiptakeun pilem anu nunjukkeun kumaha mikromagnetna robih kana waktosna.
Kalayan bantuan STXM, Folven sareng kolega-Na kaganggu micromagnets maranéhanana ku pulsa arus nu dihasilkeun médan magnét, sarta nempo domain robah bentuk jeung inti vortex pindah ti pusat.
"Anjeun gaduh magnet anu alit pisan, teras anjeun nyodok sareng nyobian gambarna nalika netep deui," saur anjeunna.Afterwards, maranéhanana nempo inti mulang ka tengah-tapi sapanjang jalur pungkal, teu garis lempeng.
"Ieu bakal jenis tari deui ka pusat,"Nyebutkeun Folven.
Hiji dieunakeun sarta éta leuwih
Éta sabab aranjeunna diajar bahan epitaxial, anu didamel dina luhureun substrat anu ngamungkinkeun para panalungtik ngarobih sipat bahan, tapi bakal meungpeuk sinar-X dina STXM.
Gawe di NTNU NanoLab, panalungtik ngajawab masalah substrat ku burying micromagnet maranéhanana dina lapisan karbon ngajaga sipat magnét na.
Lajeng aranjeunna taliti tur persis chipped jauh substrat underneath kalawan beam fokus ion gallium dugi ngan hiji lapisan pisan ipis tetep.Prosés painstaking bisa nyandak dalapan jam per sampel-na hiji slip up bisa mantra musibah.
"Hal anu kritis nyaéta, upami anjeun maéhan magnetisme, urang moal terang yén sateuacan urang calik di Berlin," saur anjeunna."Trikna nyaéta, tangtosna, nyandak langkung ti hiji sampel."
Ti fisika dasar nepi ka alat nu bakal datang
Untungna éta tiasa dianggo, sareng tim éta ngagunakeun conto anu disusun sacara saksama pikeun bagan kumaha domain micromagnet tumbuh sareng ngaleutikan kana waktosna.Éta ogé nyiptakeun simulasi komputer pikeun langkung ngartos kakuatan naon anu nuju damel.
Kitu ogé ngamajukeun pangaweruh urang ngeunaan fisika dasar, ngartos kumaha magnetisme tiasa dianggo dina skala panjang sareng waktos ieu tiasa ngabantosan dina nyiptakeun alat anu bakal datang.
Magnétisme parantos dianggo pikeun neundeun data, tapi peneliti ayeuna milarian cara pikeun ngamangpaatkeunana langkung jauh.Orientasi magnét inti vortex sareng domain micromagnet, contona, tiasa dianggo pikeun ngodekeun inpormasi dina bentuk 0s sareng 1s.
Para panalungtik ayeuna narékahan pikeun ngulang karya ieu sareng bahan anti-ferromagnétik, dimana pangaruh net tina momen magnét individu ngabatalkeun.Ieu ngajangjikeun lamun datang ka komputasi-dina téori, bahan anti-ferromagnétik bisa dipaké pikeun nyieun alat nu merlukeun saeutik énergi jeung tetep stabil sanajan kakuatan leungit-tapi loba trickier pikeun nalungtik sabab sinyal maranéhna ngahasilkeun bakal leuwih lemah. .
Sanajan tangtangan éta, Folven optimistis."Kami parantos nutupan taneuh anu munggaran ku nunjukkeun yén urang tiasa ngadamel conto sareng ningali aranjeunna nganggo sinar-X," saur anjeunna."Léngkah salajengna nyaéta ningali naha urang tiasa ngadamel conto kualitas anu cukup luhur pikeun nampi sinyal anu cekap tina bahan anti-ferromagnétik."
waktos pos: May-10-2021