Тадқиқотчиёни NTNU бо роҳи сохтани филмҳо бо ёрии якчанд рентгенҳои хеле дурахшон ба маводи магнитӣ дар миқёси хурд равшанӣ меандозанд.
Эрик Фолвен, ҳаммудири гурӯҳи электроникаи оксиди Департаменти системаҳои электронии NTNU ва ҳамкорон аз NTNU ва Донишгоҳи Генти Белгия барои дидани он, ки микромагнитҳои лоғар ҳангоми халалдор шудани майдони магнитии беруна чӣ гуна тағир меёбанд.Кор, ки қисман аз ҷониби NTNU Nano ва Шӯрои тадқиқотии Норвегия маблағгузорӣ шудааст, дар маҷаллаи Physical Review Research нашр шудааст.
Магнитҳои хурд
Эйнар Стандал Дигернес магнитҳои хурди мураббаъро ихтироъ кард, ки дар таҷрибаҳо истифода мешуданд.
Магнитҳои квадратии ночиз, ки аз ҷониби Ph.D NTNU сохта шудааст.номзад Einar Standal Digernes, ҳамагӣ ду микрометр паҳнӣ доранд ва ба чаҳор домени секунҷа тақсим мешаванд, ки ҳар кадоми онҳо самти магнитии гуногун доранд, ки ба самти соат ё муқобили ақрабаки соат дар атрофи магнитҳо ишора мекунанд.
Дар баъзе маводҳои магнитӣ, гурӯҳҳои хурдтари атомҳо ба минтақаҳое, ки доменҳо номида мешаванд, муттаҳид мешаванд, ки дар он ҳама электронҳо як самти магнитӣ доранд.
Дар магнитҳои NTNU, ин доменҳо дар як нуқтаи марказӣ - ядрои гирдоби он вомехӯранд, ки дар он лаҳзаи магнитӣ мустақиман дар дохили ё берун аз ҳамвории мавод ишора мекунад.
"Вақте ки мо майдони магнитиро ба кор мебарем, бештари ин доменҳо ба як самт ишора мекунанд" мегӯяд Фолвен."Онҳо метавонанд афзоиш ёбанд ва хурд шаванд ва сипас ба ҳамдигар пайваст шаванд."
Электронҳо қариб бо суръати рӯшноӣ
Дидани ин ҳодиса осон нест.Муҳаққиқон микромагнитҳои худро ба як синхротрон, ки паҳноиаш 80 метр аст, бо номи BESSY II дар Берлин бурданд, ки дар он электронҳо то он даме, ки онҳо тақрибан бо суръати рӯшноӣ ҳаракат мекунанд, суръат мегиранд.Он электронҳои зудҳаракаткунанда баъдан рентгенҳои бениҳоят дурахшон мебароранд.
"Мо ин рентгенҳоро мегирем ва онҳоро ҳамчун нур дар микроскопи худ истифода мебарем" мегӯяд Фолвен.
Азбаски электронҳо дар атрофи синхротрон дар дастаҳое, ки бо ду наносония ҷудо шудаанд, ҳаракат мекунанд, рентгенҳои онҳо бо импулсҳои дақиқ меоянд.
Микроскопи интиқоли рентгенӣ ё STXM, ин рентгенҳоро барои эҷоди тасвири сохтори магнитии мавод мегирад.Бо якҷоя кардани ин аксҳо, муҳаққиқон метавонанд аслан филмеро эҷод кунанд, ки чӣ гуна микромагнит бо мурури замон тағир меёбад.
Бо ёрии STXM, Фолвен ва ҳамкасбони ӯ микромагнитҳои худро бо набзи ҷараён, ки майдони магнитиро ба вуҷуд овард, халалдор карданд ва диданд, ки доменҳо шакл тағйир меёбанд ва ядрои гирдоби аз марказ ҳаракат мекунад.
"Шумо магнити хеле хурд доред ва шумо онро мезанед ва кӯшиш мекунед, ки онро ҳангоми ҷойгир шуданаш тасвир кунед" гуфт ӯ.Пас аз он, онҳо диданд, ки ядро ба миёна бармегардад, аммо бо роҳи печида, на хати рост.
"Ин як навъ ба марказ бармегардад" мегӯяд Фолвен.
Як лағжиш ва тамом мешавад
Ин аз он сабаб аст, ки онҳо маводи эпитаксиалиро меомӯзанд, ки дар болои субстрат сохта шудаанд, ки ба муҳаққиқон имкон медиҳад хосиятҳои маводро тағир диҳанд, аммо рентгенҳоро дар STXM маҳкам мекунанд.
Дар NTNU NanoLab кор карда, муҳаққиқон мушкилоти субстратро тавассути дафн кардани микромагнити худ дар зери қабати карбон барои ҳифзи хосиятҳои магнитии он ҳал карданд.
Сипас онҳо бодиққат ва дақиқ субстратро дар зери чӯбро бо чӯби мутамаркази ионҳои галлий то он даме, ки танҳо як қабати хеле тунук боқӣ монд, буриданд.Раванди душвор метавонад барои як намуна ҳашт соат тӯл кашад ва як лағзиш метавонад фалокатро нишон диҳад.
"Чизи муҳим ин аст, ки агар шумо магнитизмро кушед, мо пеш аз он ки дар Берлин нишинем, мо инро намедонем" мегӯяд ӯ."Ҳиллаест, ки беш аз як намуна овардан аст."
Аз физикаи бунёдӣ то дастгоҳҳои оянда
Хушбахтона, он кор кард ва гурӯҳ намунаҳои бодиққат омодашудаи худро истифода бурда, диаграммаи чӣ гуна афзоиш ва коҳиш ёфтани доменҳои микромагнит бо мурури замонро истифода бурд.Онҳо инчунин симулятсияҳои компютериро эҷод карданд, то беҳтар фаҳманд, ки чӣ гуна қувваҳо дар коранд.
Дар баробари такмил додани дониши мо дар бораи физикаи бунёдӣ, фаҳмидани он ки магнитизм дар ин миқёси дарозӣ ва вақт чӣ гуна кор мекунад, метавонад дар эҷоди дастгоҳҳои оянда муфид бошад.
Магнитизм аллакай барои нигоҳдории маълумот истифода мешавад, аммо муҳаққиқон дар айни замон роҳҳои истифодаи минбаъдаи онро меҷӯянд.Самтҳои магнитии ядрои гирдоби ва доменҳои микромагнит, масалан, метавонанд барои рамзгузории иттилоот дар шакли 0 ва 1 истифода шаванд.
Ҳоло муҳаққиқон ният доранд, ки ин корро бо маводи зиддиферромагнитӣ такрор кунанд, ки дар он таъсири холиси лаҳзаҳои магнитии инфиродӣ аз байн меравад.Вақте ки сухан дар бораи ҳисоббарор меравад, инҳо умедбахшанд - аз рӯи назария, маводи зиддиферромагнитӣ метавонанд барои сохтани дастгоҳҳое истифода шаванд, ки энергияи камро талаб мекунанд ва ҳатто ҳангоми аз даст рафтани нерӯи барқ устувор боқӣ мемонанд - аммо таҳқиқи он хеле душвортар аст, зеро сигналҳои тавлидшуда хеле заифтар хоҳанд буд. .
Бо вуҷуди ин мушкилот, Фолвен хушбин аст."Мо замини аввалро бо нишон додем, ки мо метавонем намунаҳо созем ва онҳоро бо рентгенҳо бубинем" гуфт ӯ."Қадами навбатӣ аз он иборат хоҳад буд, ки оё мо метавонем намунаҳои сифати баландро барои гирифтани сигнали кофӣ аз маводи зиддиферромагнитӣ созем."
Вақти фиристодан: 10 май-2021