NTNU tadqiqotchilari o'ta yorqin rentgen nurlari yordamida filmlar yaratish orqali magnit materiallarni kichik o'lchamlarda yoritib berishmoqda.
Erik Folven, NTNU elektron tizimlar departamentining oksidli elektronika guruhining hamraisi, NTNU va Belgiyaning Gent universitetidagi hamkasblari tashqi magnit maydon ta'sirida yupqa plyonkali mikromagnitlarning qanday o'zgarishini ko'rishga kirishdilar.Qisman NTNU Nano va Norvegiya tadqiqot kengashi tomonidan moliyalashtirilgan ish Physical Review Research jurnalida chop etildi.
Kichik magnitlar
Einar Standal Digernes tajribalarda ishlatiladigan kichkina kvadrat magnitlarni ixtiro qildi.
NTNU Ph.D tomonidan yaratilgan kichkina kvadrat magnitlar.nomzod Einar Standal Digernes, kengligi atigi ikki mikrometr bo'lib, to'rtta uchburchak domenga bo'lingan, har biri magnitlar atrofida soat yo'nalishi bo'yicha yoki soat miliga teskari yo'nalishda turli xil magnit yo'nalishga ega.
Muayyan magnit materiallarda kichikroq atomlar guruhlari domenlar deb ataladigan sohalarda birlashadilar, ularda barcha elektronlar bir xil magnit yo'nalishga ega.
NTNU magnitlarida bu domenlar markaziy nuqtada - vorteks yadrosida uchrashadi, bu erda magnit moment to'g'ridan-to'g'ri material tekisligiga yoki tashqarisiga ishora qiladi.
"Magnit maydonni qo'llaganimizda, bu domenlarning ko'pchiligi bir xil yo'nalishga ishora qiladi", deydi Folven."Ular o'sishi va qisqarishi mumkin, keyin ular bir-biriga qo'shilishi mumkin."
Elektronlar deyarli yorug'lik tezligida
Bu sodir bo'lishini ko'rish oson emas.Tadqiqotchilar mikromagnitlarini Berlindagi BESSY II nomi bilan tanilgan, kengligi 80 m bo'lgan donut shaklidagi sinxrotronga olib borishdi, u erda elektronlar deyarli yorug'lik tezligida harakatlanguncha tezlashadi.Tez harakatlanuvchi elektronlar juda yorqin rentgen nurlarini chiqaradi.
"Biz bu rentgen nurlarini olamiz va ularni mikroskopimizda yorug'lik sifatida ishlatamiz", deydi Folven.
Elektronlar sinxrotron atrofida ikkita nanosoniya bilan ajratilgan to'plamlarda harakat qilganligi sababli, ular chiqaradigan rentgen nurlari aniq impulslarda keladi.
Skanerli uzatuvchi rentgen mikroskopi yoki STXM materialning magnit tuzilishining suratini yaratish uchun ushbu rentgen nurlarini oladi.Ushbu suratlarni birlashtirib, tadqiqotchilar mikromagnitning vaqt o'tishi bilan qanday o'zgarishini ko'rsatadigan film yaratishlari mumkin.
STXM yordamida Folven va uning hamkasblari o‘zlarining mikromagnitlarini magnit maydon hosil qiluvchi oqim zarbasi bilan bezovta qildilar va domenlar shakli o‘zgarganini va vorteks yadrosi markazdan siljiganini ko‘rdi.
"Sizda juda kichik magnit bor, keyin uni qoqib, yana joylashishini tasvirlashga harakat qilasiz", deydi u.Keyin ular yadroning o'rtaga qaytganini ko'rdilar, lekin to'g'ri chiziq bo'ylab emas, aylanma yo'l bo'ylab.
"Bu markazga qaytib raqsga tushadi", deydi Folven.
Bitta sirg'alib, hammasi tugadi
Buning sababi, ular epitaksial materiallarni o'rganishadi, ular tadqiqotchilarga materialning xususiyatlarini o'zgartirishga imkon beradigan, ammo STXMda rentgen nurlarini blokirovka qiladigan substrat ustida yaratilgan.
NTNU NanoLab’da ishlagan tadqiqotchilar mikromagnitini magnit xususiyatlarini himoya qilish uchun uglerod qatlami ostiga ko‘mib, substrat muammosini hal qilishdi.
Keyin ular juda nozik bir qatlam qolmaguncha, galyum ionlarining yo'naltirilgan nurlari bilan pastki qatlamni ehtiyotkorlik bilan va aniq sindirishdi.Mashaqqatli jarayon har bir namuna uchun sakkiz soat davom etishi mumkin va bitta siljish falokatga olib kelishi mumkin.
"Muhimi shundaki, agar siz magnitni o'ldirsangiz, biz Berlinda o'tirishimizdan oldin buni bilmaymiz", deydi u."Bu hiyla, albatta, bir nechta namunalarni olib kelishdir."
Fundamental fizikadan kelajak qurilmalarigacha
Yaxshiyamki, bu ishladi va jamoa mikromagnitning domenlari vaqt o'tishi bilan qanday o'sishi va qisqarishini grafik qilish uchun ehtiyotkorlik bilan tayyorlangan namunalaridan foydalangan.Ular, shuningdek, qanday kuchlar ishlayotganini yaxshiroq tushunish uchun kompyuter simulyatsiyalarini yaratdilar.
Fundamental fizika haqidagi bilimlarimizni oshirish bilan bir qatorda, magnitlanishning ushbu uzunlik va vaqt shkalalarida qanday ishlashini tushunish kelajakdagi qurilmalarni yaratishda foydali bo'lishi mumkin.
Magnitizm allaqachon ma'lumotlarni saqlash uchun ishlatilgan, ammo tadqiqotchilar hozirda undan foydalanish yo'llarini izlamoqda.Masalan, mikromagnitning vorteks yadrosi va domenlarining magnit yo'nalishlari, ehtimol, 0 va 1 ko'rinishidagi ma'lumotlarni kodlash uchun ishlatilishi mumkin.
Tadqiqotchilar endi bu ishni anti-ferromagnit materiallar bilan takrorlashni maqsad qilishmoqda, bu erda individual magnit momentlarning aniq ta'siri bekor qilinadi.Hisoblash haqida gap ketganda, bular istiqbolli - nazariy jihatdan, antiferromagnit materiallar kam energiya talab qiladigan va quvvat yo'qolganda ham barqaror bo'lib qoladigan qurilmalarni yaratish uchun ishlatilishi mumkin, ammo tekshirish ancha qiyin, chunki ular ishlab chiqaradigan signallar ancha zaif bo'ladi. .
Bu qiyinchilikka qaramay, Folven optimist."Biz namunalar yasashimiz va ularni rentgen nurlari bilan ko'rib chiqishimiz mumkinligini ko'rsatib, birinchi zaminni qamrab oldik", deydi u."Keyingi qadam, anti-ferromagnit materialdan etarli signal olish uchun etarlicha yuqori sifatli namunalar yaratishimiz mumkinligini ko'rish bo'ladi."
Yuborilgan vaqt: 2021-yil-10-may