ক্ষুদ্র চুম্বকের ভিতরের কাজগুলি দেখার একটি নতুন উপায়

NTNU-এর গবেষকরা কিছু অত্যন্ত উজ্জ্বল এক্স-রে-র সাহায্যে চলচ্চিত্র তৈরি করে ছোট স্কেলে চৌম্বকীয় পদার্থের উপর আলোকপাত করছেন।

এরিক ফোলভেন, NTNU এর ইলেকট্রনিক সিস্টেম বিভাগের অক্সাইড ইলেকট্রনিক্স গ্রুপের সহ-পরিচালক এবং বেলজিয়ামের NTNU এবং ঘেন্ট ইউনিভার্সিটির সহকর্মীরা বাইরের চৌম্বক ক্ষেত্রের দ্বারা বিরক্ত হলে পাতলা-ফিল্ম মাইক্রোম্যাগনেটগুলি কীভাবে পরিবর্তিত হয় তা দেখার জন্য যাত্রা করেন।কাজটি, আংশিকভাবে NTNU ন্যানো এবং নরওয়ের রিসার্চ কাউন্সিল দ্বারা অর্থায়ন, জার্নালে প্রকাশিত হয়েছিল ফিজিক্যাল রিভিউ রিসার্চ।

ক্ষুদ্র চুম্বক

Einar Standal Digernes পরীক্ষায় ব্যবহৃত ক্ষুদ্র বর্গাকার চুম্বক আবিষ্কার করেন।

ক্ষুদ্র বর্গাকার চুম্বক, NTNU Ph.D দ্বারা তৈরিপ্রার্থী Einar Standal Digernes, মাত্র দুই মাইক্রোমিটার চওড়া এবং চারটি ত্রিভুজাকার ডোমেনে বিভক্ত, প্রতিটি চুম্বকের চারপাশে ঘড়ির কাঁটার দিকে বা ঘড়ির কাঁটার বিপরীত দিকে নির্দেশ করে আলাদা চৌম্বকীয় অভিযোজন সহ।

নির্দিষ্ট কিছু চৌম্বকীয় পদার্থে, পরমাণুর ছোট গোষ্ঠী একত্রে ডোমেন নামক এলাকায় একত্রিত হয়, যেখানে সমস্ত ইলেকট্রন একই চৌম্বকীয় অভিযোজন থাকে।

NTNU চুম্বকগুলিতে, এই ডোমেনগুলি একটি কেন্দ্রীয় বিন্দুতে মিলিত হয় - ঘূর্ণি কোর - যেখানে চৌম্বকীয় মুহূর্ত সরাসরি উপাদানটির সমতলের মধ্যে বা বাইরে নির্দেশ করে।

"যখন আমরা একটি চৌম্বক ক্ষেত্র প্রয়োগ করি, তখন এই ডোমেনগুলির বেশির ভাগ একই দিকে নির্দেশ করবে," ফোলভেন বলেছেন।"তারা বৃদ্ধি পেতে পারে এবং তারা সঙ্কুচিত হতে পারে, এবং তারপর তারা একে অপরের সাথে মিশে যেতে পারে।"

ইলেকট্রন প্রায় আলোর গতিতে

এটি ঘটতে দেখা সহজ নয়।গবেষকরা তাদের মাইক্রোম্যাগনেটগুলিকে বার্লিনে BESSY II নামে পরিচিত একটি 80m-প্রশস্ত ডোনাট-আকৃতির সিঙ্ক্রোট্রনে নিয়ে যান, যেখানে ইলেকট্রনগুলি প্রায় আলোর গতিতে ভ্রমণ না করা পর্যন্ত ত্বরান্বিত হয়।এই দ্রুত গতিশীল ইলেকট্রনগুলি তখন অত্যন্ত উজ্জ্বল এক্স-রে নির্গত করে।

"আমরা এই এক্স-রেগুলি গ্রহণ করি এবং আমাদের মাইক্রোস্কোপে আলো হিসাবে ব্যবহার করি," ফোলভেন বলেছেন।

যেহেতু ইলেক্ট্রন দুটি ন্যানোসেকেন্ড দ্বারা পৃথক গুচ্ছে সিঙ্ক্রোট্রনের চারপাশে ভ্রমণ করে, তারা যে এক্স-রে নির্গত করে তা সুনির্দিষ্ট ডালে আসে।

একটি স্ক্যানিং ট্রান্সমিশন এক্স-রে মাইক্রোস্কোপ, বা STXM, সেই এক্স-রেগুলিকে উপাদানের চৌম্বকীয় কাঠামোর একটি স্ন্যাপশট তৈরি করতে নেয়।এই স্ন্যাপশটগুলিকে একসাথে সেলাই করে, গবেষকরা মূলত একটি চলচ্চিত্র তৈরি করতে পারেন যা দেখায় যে কীভাবে মাইক্রোম্যাগনেট সময়ের সাথে পরিবর্তিত হয়।

STXM-এর সাহায্যে, Folven এবং তার সহকর্মীরা তাদের মাইক্রোম্যাগনেটকে কারেন্টের একটি স্পন্দন দিয়ে বিরক্ত করে যা একটি চৌম্বক ক্ষেত্র তৈরি করে এবং ডোমেনগুলির আকৃতি পরিবর্তন এবং ঘূর্ণি কোর কেন্দ্র থেকে সরে যেতে দেখে।

"আপনার কাছে একটি খুব ছোট চুম্বক আছে, এবং তারপরে আপনি এটিকে খোঁচা দেন এবং এটি আবার স্থির হওয়ার সাথে সাথে এটিকে চিত্রিত করার চেষ্টা করেন," তিনি বলেছেন।পরে, তারা দেখতে পেল কোরটি মাঝখানে ফিরে এসেছে—কিন্তু একটি ঘুরপথ বরাবর, সরলরেখা নয়।

"এটি কেন্দ্রে ফিরে এক ধরণের নাচ করবে," ফলভেন বলেছেন।

একটি স্লিপ এবং এটি শেষ

এর কারণ তারা এপিটাক্সিয়াল উপকরণগুলি অধ্যয়ন করে, যা একটি সাবস্ট্রেটের উপরে তৈরি করা হয় যা গবেষকদের উপাদানের বৈশিষ্ট্যগুলিকে পরিবর্তন করতে দেয়, তবে STXM-এ এক্স-রেগুলিকে ব্লক করে।

এনটিএনইউ ন্যানোল্যাবে কাজ করে, গবেষকরা তার চৌম্বকীয় বৈশিষ্ট্যগুলিকে রক্ষা করার জন্য কার্বনের একটি স্তরের নীচে তাদের মাইক্রোম্যাগনেটকে কবর দিয়ে সাবস্ট্রেট সমস্যার সমাধান করেছেন।

তারপরে তারা সাবধানে এবং সুনির্দিষ্টভাবে গ্যালিয়াম আয়নগুলির একটি ফোকাসড রশ্মি দিয়ে নীচের স্তরটিকে সরিয়ে দেয় যতক্ষণ না কেবল একটি খুব পাতলা স্তর অবশিষ্ট থাকে।শ্রমসাধ্য প্রক্রিয়াটি প্রতি নমুনায় আট ঘন্টা সময় নিতে পারে - এবং একটি স্লিপ আপ বিপর্যয় বানাতে পারে।

"গুরুত্বপূর্ণ বিষয় হল, আপনি যদি চুম্বকত্বকে হত্যা করেন, আমরা বার্লিনে বসার আগে তা জানব না," তিনি বলেছেন।"কৌশলটি অবশ্যই, একাধিক নমুনা আনা।"

মৌলিক পদার্থবিদ্যা থেকে ভবিষ্যত ডিভাইস পর্যন্ত

সৌভাগ্যক্রমে এটি কাজ করেছে, এবং দলটি তাদের সাবধানে-প্রস্তুত নমুনাগুলিকে চার্ট করতে ব্যবহার করেছে যে কীভাবে মাইক্রোম্যাগনেটের ডোমেনগুলি সময়ের সাথে বৃদ্ধি পায় এবং সঙ্কুচিত হয়।তারা আরও ভালভাবে বোঝার জন্য কম্পিউটার সিমুলেশন তৈরি করেছে কোন শক্তিগুলি কাজ করছে।

মৌলিক পদার্থবিদ্যা সম্পর্কে আমাদের জ্ঞানের অগ্রগতির পাশাপাশি, এই দৈর্ঘ্য এবং সময় স্কেলে কীভাবে চুম্বকত্ব কাজ করে তা বোঝা ভবিষ্যতের ডিভাইস তৈরিতে সহায়ক হতে পারে।

ম্যাগনেটিজম ইতিমধ্যেই ডেটা স্টোরেজের জন্য ব্যবহার করা হয়েছে, কিন্তু গবেষকরা বর্তমানে এটিকে আরও কাজে লাগানোর উপায় খুঁজছেন।ঘূর্ণি কোর এবং একটি মাইক্রোম্যাগনেটের ডোমেনের চৌম্বকীয় অভিযোজন, উদাহরণস্বরূপ, সম্ভবত 0s এবং 1s আকারে তথ্য এনকোড করতে ব্যবহার করা যেতে পারে।

গবেষকরা এখন অ্যান্টি-ফেরোম্যাগনেটিক উপকরণ দিয়ে এই কাজটি পুনরাবৃত্তি করার লক্ষ্য করছেন, যেখানে পৃথক চৌম্বকীয় মুহূর্তের নেট প্রভাব বাতিল হয়ে যায়।কম্পিউটিং-এর ক্ষেত্রে এগুলি প্রতিশ্রুতিশীল—তাত্ত্বিকভাবে, অ্যান্টি-ফেরোম্যাগনেটিক উপকরণগুলি এমন ডিভাইস তৈরি করতে ব্যবহার করা যেতে পারে যেগুলির জন্য অল্প শক্তির প্রয়োজন হয় এবং শক্তি হারিয়ে গেলেও স্থিতিশীল থাকে-কিন্তু তদন্ত করা অনেক জটিল কারণ তারা যে সংকেতগুলি তৈরি করে তা অনেক দুর্বল হবে .

সেই চ্যালেঞ্জ সত্ত্বেও, ফলভেন আশাবাদী।"আমরা নমুনা তৈরি করতে এবং এক্স-রে দিয়ে সেগুলি দেখতে পারি তা দেখিয়ে আমরা প্রথম স্থলটি কভার করেছি," তিনি বলেছেন।"পরবর্তী ধাপে দেখা হবে যে আমরা পর্যাপ্ত উচ্চ মানের নমুনা তৈরি করতে পারি কি না একটি অ্যান্টি-ফেরোম্যাগনেটিক উপাদান থেকে পর্যাপ্ত সংকেত পেতে।"