Ang mga tigdukiduki gikan sa NTNU naghatag kahayag sa mga magnetikong materyales sa gagmay nga sukod pinaagi sa paghimo og mga salida sa tabang sa pipila ka hayag kaayo nga X-ray.
Si Erik Folven, co-director sa oxide electronics group sa NTNU's Department of Electronic Systems, ug mga kauban gikan sa NTNU ug Ghent University sa Belgium, naningkamot nga makita kung giunsa mausab ang mga thin-film micromagnet kung matugaw sa usa ka gawas nga magnetic field. Ang trabaho, nga partially gipondohan sa NTNU Nano ug sa Research Council of Norway, gipatik sa journal nga Physical Review Research.
Gagmay nga mga magnet
Si Einar Standal Digernes ang nag-imbento sa gagmay nga mga kuwadrado nga magnet nga gigamit sa mga eksperimento.
Ang gagmay nga mga kuwadrado nga magnet, nga gihimo sa kandidato sa NTNU Ph.D. nga si Einar Standal Digernes, duha lang ka micrometer ang gilapdon ug gibahin sa upat ka triangular domain, ang matag usa adunay lainlaing magnetic orientation nga nagtudlo sa clockwise o counter-clockwise sa palibot sa mga magnet.
Sa pipila ka magnetikong materyales, ang gagmay nga mga grupo sa mga atomo magtapok ngadto sa mga lugar nga gitawag og mga domain, diin ang tanang mga electron adunay parehas nga magnetikong oryentasyon.
Sa mga magnet sa NTNU, kini nga mga domain magkita sa usa ka sentral nga punto—ang vortex core—diin ang magnetic moment direktang nagtudlo sa sulod o gawas sa eroplano sa materyal.
“Kon mogamit kita og magnetic field, mas daghan niining mga domain ang motudlo sa samang direksyon,” matod ni Folven. “Mahimo kining motubo ug mokunhod, ug dayon mahimo kining maghiusa.”
Mga electron nga halos sama katulin sa kahayag
Dili sayon ang pagtan-aw niini nga mahitabo. Gidala sa mga tigdukiduki ang ilang mga micromagnet ngadto sa usa ka 80m-ka-lapdon nga donut-shaped synchrotron, nga nailhan nga BESSY II, sa Berlin, diin ang mga electron gipaspasan hangtod nga kini mobiyahe sa halos katulin sa kahayag. Kadtong paspas nga naglihok nga mga electron mopagawas dayon og hayag kaayo nga X-ray.
“Among gikuha kining mga X-ray ug gigamit kini isip kahayag sa among mikroskopyo,” matod ni Folven.
Tungod kay ang mga electron mobiyahe libot sa synchrotron sa mga pungpong nga gibulag sa duha ka nanosecond, ang mga X-ray nga ilang gipagawas moabot sa tukmang mga pulso.
Ang usa ka scanning transmission X-ray microscope, o STXM, mokuha niining mga X-ray aron makahimo og hulagway sa magnetic structure sa materyal. Pinaagi sa paghiusa niining mga hulagway, ang mga tigdukiduki makahimo og usa ka salida nga nagpakita kon giunsa pagbag-o ang micromagnet sa paglabay sa panahon.
Uban sa tabang sa STXM, si Folven ug ang iyang mga kauban nakabalda sa ilang mga micromagnet gamit ang pulso sa kuryente nga nakamugna og magnetic field, ug nakita ang mga domain nga nag-usab sa porma ug ang vortex core mibalhin gikan sa sentro.
“Naa kay gamay kaayong magnet, ug dayon imong tusokon kini ug sulayan nga i-imahen kini samtang kini mohumok pag-usab,” siya miingon. Pagkahuman, ilang nakita ang kinauyokan nga mibalik sa tunga—apan subay sa usa ka naglikoliko nga agianan, dili usa ka tul-id nga linya.
“Mosayaw kini balik sa sentro,” matod ni Folven.
Usa ka paso ug matapos na
Kana tungod kay ilang gitun-an ang mga epitaxial nga materyales, nga gihimo ibabaw sa usa ka substrate nga nagtugot sa mga tigdukiduki sa pag-usab sa mga kabtangan sa materyal, apan babagan ang X-ray sa usa ka STXM.
Nagtrabaho sa NTNU NanoLab, nasulbad sa mga tigdukiduki ang problema sa substrate pinaagi sa paglubong sa ilang micromagnet ilalom sa usa ka layer sa carbon aron mapanalipdan ang magnetic properties niini.
Dayon ilang giputol pag-ayo ug tukma ang substrate sa ilalom gamit ang usa ka naka-focus nga beam sa gallium ions hangtod nga usa na lang ka nipis nga layer ang nahabilin. Ang maampingong proseso mahimong molungtad og walo ka oras matag sample—ug ang usa ka sayop mahimong mosangpot sa katalagman.
“Ang importante kay kon imong patyon ang magnetismo, dili nato kana mahibal-an sa dili pa kita molingkod sa Berlin,” siya miingon. “Ang sekreto, siyempre, mao ang pagdala og labaw sa usa ka sample.”
Gikan sa sukaranang pisika hangtod sa umaabot nga mga aparato
Maayo na lang kay kini milampos, ug ang team migamit sa ilang maampingong giandam nga mga sample aron ipakita kon giunsa pagtubo ug pagkunhod ang mga domain sa micromagnet sa paglabay sa panahon. Naghimo usab sila og mga simulation sa kompyuter aron mas masabtan kung unsang mga pwersa ang naglihok.
Gawas sa pagpalambo sa atong kahibalo sa pundamental nga pisika, ang pagsabot kon giunsa paglihok ang magnetismo niining gitas-on ug mga sukdanan sa oras makatabang sa paghimo og mga aparato sa umaabot.
Ang magnetismo gigamit na alang sa pagtipig sa datos, apan ang mga tigdukiduki nangita karon og mga paagi aron mapahimuslan pa kini. Ang magnetic orientations sa vortex core ug mga domain sa usa ka micromagnet, pananglitan, mahimong magamit sa pag-encode sa impormasyon sa porma sa 0s ug 1s.
Ang mga tigdukiduki karon nagtumong sa pagsubli niini nga trabaho gamit ang mga materyales nga anti-ferromagnetic, diin ang kinatibuk-ang epekto sa indibidwal nga magnetic moments mawala. Kini maayo kon bahin sa computing—sa teorya, ang mga materyales nga anti-ferromagnetic mahimong gamiton sa paghimo og mga aparato nga gamay ra ang gikinahanglan nga enerhiya ug magpabilin nga lig-on bisan kung mawad-an og kuryente—apan mas lisod imbestigahan tungod kay ang mga signal nga ilang gihimo mas huyang.
Bisan pa niana nga hagit, si Folven malaumon. “Nasulbad na namo ang unang butang pinaagi sa pagpakita nga makahimo kami og mga sample ug masusi kini gamit ang X-ray,” siya miingon. “Ang sunod nga lakang mao ang pagtan-aw kon makahimo ba kami og mga sample nga adunay igo nga taas nga kalidad aron makakuha og igo nga signal gikan sa usa ka anti-ferromagnetic nga materyal.”
Oras sa pag-post: Mayo-10-2021