NTNU-dan olan tədqiqatçılar bəzi olduqca parlaq rentgen şüalarının köməyi ilə filmlər yaradaraq, kiçik miqyasda maqnit materiallarına işıq salırlar.
NTNU-nun Elektron Sistemlər Departamentinin oksid elektronika qrupunun həm-direktoru Erik Folven və NTNU və Belçikanın Gent Universitetindən olan həmkarları nazik təbəqəli mikromaqnitlərin xarici maqnit sahəsi tərəfindən pozulduqda necə dəyişdiyini görmək üçün yola çıxdılar.NTNU Nano və Norveç Araşdırma Şurası tərəfindən qismən maliyyələşdirilən iş Physical Review Research jurnalında dərc olunub.
Kiçik maqnitlər
Einar Standal Digernes təcrübələrdə istifadə edilən kiçik kvadrat maqnitləri icad etdi.
NTNU Ph.D. tərəfindən yaradılmış kiçik kvadrat maqnitlər.namizəd Einar Standal Digernes, cəmi iki mikrometr genişlikdədir və dörd üçbucaqlı sahəyə bölünür, hər biri maqnit ətrafında saat əqrəbi istiqamətində və ya saat yönünün əksinə işarə edən fərqli bir maqnit istiqaməti ilə.
Müəyyən maqnit materiallarında daha kiçik atom qrupları bütün elektronların eyni maqnit oriyentasiyasına malik olduğu sahələr adlanan sahələrə birləşir.
NTNU maqnitlərində bu domenlər mərkəzi bir nöqtədə - burulğan nüvəsində - maqnit momentinin birbaşa materialın müstəvisində və ya xaricində işarə etdiyi yerdə birləşir.
Folven deyir: "Biz bir maqnit sahəsi tətbiq etdikdə, getdikcə daha çox bu sahələr eyni istiqamətə işarə edəcək"."Onlar böyüyə bilər və kiçilə bilər və sonra bir-birinə birləşdirilə bilər."
Elektronlar demək olar ki, işıq sürətindədir
Bunun baş verdiyini görmək asan deyil.Tədqiqatçılar mikromaqnitlərini Berlində BESSY II kimi tanınan 80 m genişlikdə dönər formalı sinxrotrona apardılar və burada elektronlar demək olar ki, işıq sürətində hərəkət edənə qədər sürətlənir.Bu sürətlə hərəkət edən elektronlar daha sonra son dərəcə parlaq rentgen şüaları yayırlar.
"Biz bu rentgen şüalarını götürüb mikroskopumuzda işıq kimi istifadə edirik" deyir Folven.
Elektronlar sinxrotron ətrafında iki nanosaniyə ilə ayrılmış dəstələr şəklində hərəkət etdikləri üçün onların buraxdıqları rentgen şüaları dəqiq impulslarla gəlir.
Taranan ötürücü rentgen mikroskopu və ya STXM, materialın maqnit strukturunun şəklini yaratmaq üçün həmin rentgen şüalarını götürür.Tədqiqatçılar bu şəkilləri birləşdirərək mikromaqnitin zamanla necə dəyişdiyini göstərən film yarada bilərlər.
STXM-in köməyi ilə Folven və onun həmkarları mikromaqnitlərini maqnit sahəsi yaradan cərəyan nəbzi ilə pozdular və domenlərin formasını dəyişdiyini və burulğan nüvəsinin mərkəzdən hərəkət etdiyini gördülər.
"Sizdə çox kiçik bir maqnit var, sonra onu soxub yenidən yerləşdiyi zaman təsvir etməyə çalışırsınız" deyir.Daha sonra onlar nüvənin ortaya qayıtdığını gördülər, lakin düz xətt deyil, dolama yol boyunca.
"O, bir növ mərkəzə qayıdacaq" dedi Folven.
Bir sürüşmə və bitdi
Bunun səbəbi, onlar tədqiqatçılara materialın xassələrini dəyişməyə imkan verən, lakin STXM-də rentgen şüalarını bloklayan bir substratın üstündə yaradılan epitaksial materialları öyrənirlər.
NTNU NanoLab-da işləyən tədqiqatçılar maqnit xüsusiyyətlərini qorumaq üçün mikromaqnitini karbon təbəqəsi altına basdıraraq substrat problemini həll etdilər.
Daha sonra çox nazik bir təbəqə qalana qədər diqqətli bir qallium ionları şüası ilə altındakı substratı diqqətlə və dəqiq bir şəkildə parçaladılar.Zəhmətli proses hər nümunə üçün səkkiz saat çəkə bilər və bir sürüşmə fəlakətə səbəb ola bilər.
"Kritik məsələ odur ki, maqnitizmi öldürsəniz, Berlində oturmadan əvvəl bunu bilməyəcəyik" dedi."Bu hiylə, əlbəttə ki, birdən çox nümunə gətirməkdir."
Fundamental fizikadan gələcək cihazlara qədər
Şükürlər olsun ki, bu işə yaradı və komanda diqqətlə hazırladıqları nümunələrdən istifadə edərək mikromaqnitin domenlərinin zamanla necə böyüdüyünü və kiçildiyini qrafikə saldı.Onlar həmçinin hansı qüvvələrin işlədiyini daha yaxşı başa düşmək üçün kompüter simulyasiyaları yaratdılar.
Fundamental fizika haqqında biliklərimizi inkişaf etdirməklə yanaşı, maqnitizmin bu uzunluq və zaman şkalalarında necə işlədiyini başa düşmək gələcək cihazların yaradılmasında faydalı ola bilər.
Maqnetizm artıq məlumatların saxlanması üçün istifadə olunur, lakin tədqiqatçılar hazırda ondan daha da istifadə etməyin yollarını axtarırlar.Burulğan nüvəsinin maqnit istiqamətləri və mikromaqnitin domenləri, məsələn, 0 və 1-lər şəklində məlumatı kodlaşdırmaq üçün istifadə edilə bilər.
Tədqiqatçılar indi bu işi anti-ferromaqnit materiallarla təkrar etməyi hədəfləyirlər, burada fərdi maqnit anlarının xalis təsiri ləğv edilir.Bunlar hesablamaya gəldikdə perspektivlidir - nəzəri olaraq, antiferromaqnit materiallar az enerji tələb edən və hətta enerji itirildikdə belə sabit qalan cihazların istehsalı üçün istifadə edilə bilər - lakin onların istehsal etdiyi siqnallar daha zəif olacağından araşdırmaq daha çətin olacaq. .
Bu çətinliyə baxmayaraq, Folven nikbindir."Biz nümunələr hazırlaya biləcəyimizi və rentgen şüaları ilə onlara baxa biləcəyimizi göstərməklə ilk zəmini əhatə etdik" deyir."Növbəti addım, antiferromaqnit materialdan kifayət qədər siqnal almaq üçün kifayət qədər yüksək keyfiyyətli nümunələr yarada biləcəyimizi görmək olacaq."
Göndərmə vaxtı: 10 may 2021-ci il