చిన్న అయస్కాంతాల అంతర్గత పనితీరును చూడటానికి కొత్త మార్గం

NTNUకి చెందిన పరిశోధకులు కొన్ని అత్యంత ప్రకాశవంతమైన X-కిరణాల సహాయంతో చలనచిత్రాలను రూపొందించడం ద్వారా చిన్న ప్రమాణాల వద్ద అయస్కాంత పదార్థాలపై వెలుగునిస్తున్నారు.

ఎరిక్ ఫోల్వెన్, NTNU యొక్క ఎలక్ట్రానిక్ సిస్టమ్స్ డిపార్ట్‌మెంట్‌లోని ఆక్సైడ్ ఎలక్ట్రానిక్స్ గ్రూప్ కో-డైరెక్టర్ మరియు NTNU మరియు బెల్జియంలోని ఘెంట్ యూనివర్శిటీకి చెందిన సహచరులు బయటి అయస్కాంత క్షేత్రం ద్వారా చెదిరిపోయినప్పుడు సన్నని-ఫిల్మ్ మైక్రోమాగ్నెట్‌లు ఎలా మారతాయో చూడటానికి బయలుదేరారు.NTNU నానో మరియు రీసెర్చ్ కౌన్సిల్ ఆఫ్ నార్వే పాక్షికంగా నిధులు సమకూర్చిన ఈ పని ఫిజికల్ రివ్యూ రీసెర్చ్ జర్నల్‌లో ప్రచురించబడింది.

చిన్న అయస్కాంతాలు

ప్రయోగాలలో ఉపయోగించిన చిన్న చతురస్రాకార అయస్కాంతాలను Einar Standal Digernes కనుగొన్నారు.

NTNU Ph.D చే సృష్టించబడిన చిన్న చతురస్రాకార అయస్కాంతాలు.అభ్యర్థి ఐనార్ స్టాండల్ డిజెర్నెస్, కేవలం రెండు మైక్రోమీటర్ల వెడల్పు మరియు నాలుగు త్రిభుజాకార డొమైన్‌లుగా విభజించబడింది, ప్రతి ఒక్కటి అయస్కాంతాల చుట్టూ సవ్యదిశలో లేదా వ్యతిరేక సవ్యదిశలో సూచించే విభిన్న అయస్కాంత విన్యాసాన్ని కలిగి ఉంటుంది.

కొన్ని అయస్కాంత పదార్థాలలో, అణువుల యొక్క చిన్న సమూహాలు డొమైన్‌లుగా పిలువబడే ప్రాంతాలలో కలిసి ఉంటాయి, దీనిలో అన్ని ఎలక్ట్రాన్లు ఒకే అయస్కాంత ధోరణిని కలిగి ఉంటాయి.

NTNU అయస్కాంతాలలో, ఈ డొమైన్‌లు ఒక కేంద్ర బిందువు వద్ద కలుస్తాయి-వోర్టెక్స్ కోర్-ఇక్కడ అయస్కాంత క్షణం నేరుగా పదార్థం యొక్క సమతలంలోకి లేదా వెలుపలికి సూచించబడుతుంది.

"మేము అయస్కాంత క్షేత్రాన్ని వర్తింపజేసినప్పుడు, ఈ డొమైన్‌లలో ఎక్కువ భాగం ఒకే దిశలో ఉంటాయి" అని ఫోల్వెన్ చెప్పారు."అవి పెరుగుతాయి మరియు అవి కుంచించుకుపోతాయి, ఆపై అవి ఒకదానికొకటి విలీనం కావచ్చు."

ఎలక్ట్రాన్లు దాదాపు కాంతి వేగంతో ఉంటాయి

ఇది జరగడాన్ని చూడటం అంత సులభం కాదు.పరిశోధకులు తమ మైక్రోమాగ్నెట్‌లను బెర్లిన్‌లోని BESSY II అని పిలిచే 80m-వెడల్పు గల డోనట్-ఆకారపు సింక్రోట్రోన్‌కు తీసుకెళ్లారు, ఇక్కడ ఎలక్ట్రాన్లు దాదాపు కాంతి వేగంతో ప్రయాణించే వరకు వేగవంతం చేయబడతాయి.ఆ వేగంగా కదిలే ఎలక్ట్రాన్లు చాలా ప్రకాశవంతమైన ఎక్స్-కిరణాలను విడుదల చేస్తాయి.

"మేము ఈ ఎక్స్-కిరణాలను తీసుకుంటాము మరియు వాటిని మా మైక్రోస్కోప్‌లో కాంతిగా ఉపయోగిస్తాము" అని ఫోల్వెన్ చెప్పారు.

ఎలక్ట్రాన్లు సింక్రోట్రోన్ చుట్టూ రెండు నానోసెకన్ల ద్వారా వేరు చేయబడిన బంచ్‌లలో ప్రయాణిస్తున్నందున, అవి విడుదల చేసే ఎక్స్-కిరణాలు ఖచ్చితమైన పల్స్‌లలో వస్తాయి.

స్కానింగ్ ట్రాన్స్మిషన్ ఎక్స్-రే మైక్రోస్కోప్ లేదా STXM, పదార్థం యొక్క అయస్కాంత నిర్మాణం యొక్క స్నాప్‌షాట్‌ను రూపొందించడానికి ఆ X-కిరణాలను తీసుకుంటుంది.ఈ స్నాప్‌షాట్‌లను కలిపి కుట్టడం ద్వారా, పరిశోధకులు తప్పనిసరిగా మైక్రోమాగ్నెట్ కాలక్రమేణా ఎలా మారుతుందో చూపించే చలన చిత్రాన్ని రూపొందించవచ్చు.

STXM సహాయంతో, ఫోల్వెన్ మరియు అతని సహచరులు అయస్కాంత క్షేత్రాన్ని ఉత్పత్తి చేసే కరెంట్ యొక్క పల్స్‌తో వారి మైక్రోమాగ్నెట్‌లను భంగపరిచారు మరియు డొమైన్‌లు ఆకారాన్ని మార్చడాన్ని మరియు కేంద్రం నుండి సుడిగుండం కదులుతున్నట్లు చూశారు.

"మీకు చాలా చిన్న అయస్కాంతం ఉంది, ఆపై మీరు దానిని దూర్చి, అది మళ్లీ స్థిరపడినప్పుడు దాన్ని చిత్రించడానికి ప్రయత్నించండి" అని ఆయన చెప్పారు.తరువాత, వారు కోర్ మధ్యలోకి తిరిగి రావడం చూశారు-కాని ఒక వంకర మార్గంలో, సరళ రేఖ కాదు.

"ఇది మధ్యలో తిరిగి నృత్యం చేస్తుంది" అని ఫోల్వెన్ చెప్పారు.

ఒక స్లిప్ మరియు అది ముగిసింది

ఎందుకంటే వారు ఎపిటాక్సియల్ పదార్థాలను అధ్యయనం చేస్తారు, ఇవి పదార్థం యొక్క లక్షణాలను సర్దుబాటు చేయడానికి పరిశోధకులను అనుమతించే ఉపరితలం పైన సృష్టించబడతాయి, అయితే STXM లో X- కిరణాలను నిరోధించవచ్చు.

NTNU నానోల్యాబ్‌లో పనిచేస్తూ, పరిశోధకులు తమ మైక్రోమాగ్నెట్‌ను దాని అయస్కాంత లక్షణాలను రక్షించడానికి కార్బన్ పొర కింద పాతిపెట్టడం ద్వారా ఉపరితల సమస్యను పరిష్కరించారు.

అప్పుడు వారు చాలా పలుచని పొర మాత్రమే మిగిలిపోయే వరకు గాలియం అయాన్‌ల కేంద్రీకృత పుంజంతో కింద ఉన్న ఉపరితలాన్ని జాగ్రత్తగా మరియు ఖచ్చితంగా కత్తిరించారు.శ్రమతో కూడిన ప్రక్రియ ప్రతి నమూనాకు ఎనిమిది గంటలు పట్టవచ్చు-మరియు ఒక స్లిప్ అప్ విపత్తును కలిగిస్తుంది.

"క్లిష్టమైన విషయం ఏమిటంటే, మీరు అయస్కాంతత్వాన్ని చంపినట్లయితే, మేము బెర్లిన్‌లో కూర్చునే ముందు అది మాకు తెలియదు," అని ఆయన చెప్పారు."ట్రిక్, వాస్తవానికి, ఒకటి కంటే ఎక్కువ నమూనాలను తీసుకురావడం."

ప్రాథమిక భౌతికశాస్త్రం నుండి భవిష్యత్తు పరికరాల వరకు

కృతజ్ఞతగా ఇది పనిచేసింది మరియు మైక్రోమాగ్నెట్ డొమైన్‌లు కాలక్రమేణా ఎలా పెరుగుతాయో మరియు కుంచించుకుపోతాయో చార్ట్ చేయడానికి బృందం వారి జాగ్రత్తగా సిద్ధం చేసిన నమూనాలను ఉపయోగించింది.ఏ శక్తులు పని చేస్తున్నాయో బాగా అర్థం చేసుకోవడానికి వారు కంప్యూటర్ అనుకరణలను కూడా సృష్టించారు.

ప్రాథమిక భౌతిక శాస్త్రంపై మన జ్ఞానాన్ని అభివృద్ధి చేయడంతోపాటు, ఈ పొడవు మరియు సమయ ప్రమాణాల వద్ద అయస్కాంతత్వం ఎలా పనిచేస్తుందో అర్థం చేసుకోవడం భవిష్యత్ పరికరాలను రూపొందించడంలో సహాయపడుతుంది.

అయస్కాంతత్వం ఇప్పటికే డేటా నిల్వ కోసం ఉపయోగించబడింది, అయితే పరిశోధకులు ప్రస్తుతం దానిని మరింత దోపిడీ చేయడానికి మార్గాలను అన్వేషిస్తున్నారు.మైక్రోమాగ్నెట్ యొక్క వోర్టెక్స్ కోర్ మరియు డొమైన్‌ల యొక్క అయస్కాంత ధోరణులు, ఉదాహరణకు, సమాచారాన్ని 0సె మరియు 1ల రూపంలో ఎన్‌కోడ్ చేయడానికి ఉపయోగించవచ్చు.

పరిశోధకులు ఇప్పుడు ఈ పనిని యాంటీ-ఫెర్రో మాగ్నెటిక్ మెటీరియల్స్‌తో పునరావృతం చేయాలని లక్ష్యంగా పెట్టుకున్నారు, ఇక్కడ వ్యక్తిగత అయస్కాంత కదలికల నికర ప్రభావం రద్దు అవుతుంది.కంప్యూటింగ్ విషయానికి వస్తే ఇవి ఆశాజనకంగా ఉన్నాయి-సిద్ధాంతంలో, తక్కువ శక్తి అవసరమయ్యే పరికరాలను తయారు చేయడానికి మరియు శక్తి కోల్పోయినప్పటికీ స్థిరంగా ఉండటానికి యాంటీ-ఫెర్రో మాగ్నెటిక్ మెటీరియల్‌లను ఉపయోగించవచ్చు-కాని పరిశోధించడం చాలా గమ్మత్తైనది ఎందుకంటే అవి ఉత్పత్తి చేసే సంకేతాలు చాలా బలహీనంగా ఉంటాయి. .

ఆ సవాలు ఉన్నప్పటికీ, ఫోల్వెన్ ఆశాజనకంగా ఉన్నాడు."మేము నమూనాలను తయారు చేయగలమని మరియు వాటిని X- కిరణాలతో చూడగలమని చూపించడం ద్వారా మేము మొదటి మైదానాన్ని కవర్ చేసాము" అని ఆయన చెప్పారు."తదుపరి దశ ఏమిటంటే యాంటీ-ఫెర్రో మాగ్నెటిక్ మెటీరియల్ నుండి తగినంత సిగ్నల్ పొందడానికి మేము తగినంత అధిక నాణ్యత గల నమూనాలను తయారు చేయగలమా అని చూడటం."