I ricercatori di NTNU mettenu luce nantu à i materiali magnetichi à scala chjuca, creendu filmi cù l'aiutu di alcuni raghji X estremamente brillanti.
Erik Folven, co-direttore di u gruppu di l'elettronica di l'ossidu in u Dipartimentu di Sistemi Elettronici di NTNU, è i culleghi di NTNU è di l'Università di Ghent in Belgio anu decisu di vede cumu i micromagneti di film sottili cambianu quandu sò disturbati da un campu magneticu esternu.U travagliu, parzialmente finanziatu da NTNU Nano è u Cunsigliu di Ricerca di Norvegia, hè statu publicatu in a rivista Physical Review Research.
Picculi magneti
Einar Standal Digernes hà inventatu i picculi magneti quadrati usati in l'esperimenti.
I picculi magneti quadrati, creati da NTNU Ph.D.candidatu Einar Standal Digernes, sò solu dui micrometri di larghezza è divisu in quattru duminii triangulari, ognunu cù una orientazione magnetica differente chì punta in orariu o anti-orariu intornu à i magneti.
In certi materiali magnetichi, i gruppi più chjuchi d'atomi si uniscenu in zoni chjamati domini, in quale tutti l'elettroni anu a listessa orientazione magnetica.
In i magneti NTNU, sti duminii scontranu in un puntu cintrali - u core vortex - induve u mumentu magneticu punta direttamente in o fora di u pianu di u materiale.
"Quandu applichemu un campu magneticu, più è più di questi duminii punterà in a listessa direzzione", dice Folven."Puderanu cresce è ponu riduce, è poi si ponu unisce l'un à l'altru".
Elettroni quasi à a vitezza di a luce
Videndu questu succede ùn hè micca faciule.I circadori anu purtatu i so micromagneti à un sincrotronu in forma di donut di 80 m di larghezza, cunnisciutu cum'è BESSY II, in Berlinu, induve l'elettroni sò accelerati finu à chì viaghjanu à quasi a velocità di a luce.Quelli elettroni chì si movenu rapidamente emettenu raghji X estremamente brillanti.
"Pigliemu sti raghji X è l'utilizamu cum'è a luce in u nostru microscopiu", dice Folven.
Perchè l'elettroni viaghjanu intornu à u sincrotronu in mazzi separati da dui nanosecondi, i raghji X chì emettenu venenu in impulsi precisi.
Un microscopiu di raghji X di trasmissione di scanning, o STXM, piglia quelli raghji X per creà una foto di a struttura magnetica di u materiale.Cucendu queste snapshots, i circadori ponu essenzialmente creà un filmu chì mostra cumu u micromagnete cambia cù u tempu.
Cù l'aiutu di u STXM, Folven è i so culleghi anu disturbatu i so micromagneti cù un impulsu di corrente chì hà generatu un campu magneticu, è visti chì i domini cambianu a forma è u core di vortex si move da u centru.
"Avete un magnetu assai chjucu, è poi u piccu è pruvate à l'imaghjini cumu si stalla di novu", dice.Dopu, anu vistu u core vultà à u mezu, ma longu un percorsu tortuoso, micca una linea recta.
"Sarà un tipu di ballu torna à u centru", dice Folven.
Un slip è hè finitu
Hè perchè studianu i materiali epitaxial, chì sò creati nantu à un sustrato chì permette à i circadori di tweak e proprietà di u materiale, ma bluccà i raghji X in un STXM.
Travagliendu in NTNU NanoLab, i circadori risolviu u prublema di u sustrato enterrendu u so micromagnete sottu una strata di carbone per prutege e so proprietà magnetiche.
Allora chjappà cù cura è precisamente u sustrato sottu cun un fasciu focu di ioni di galiu finu à chì solu una capa fina hè stata.U prucessu minuciosu puderia piglià ottu ore per mostra - è un slip up puderia spell disastru.
"A cosa critica hè chì, se uccidete u magnetismu, ùn sapemu micca prima di pusà in Berlinu", dice."U truccu hè, sicuru, di portà più di una mostra".
Da a fisica fundamentale à i dispositi futuri
Fortunatamente, hà travagliatu, è a squadra hà utilizatu i so campioni preparati currettamente per cartulari cumu i domini di u micromagnete crescenu è si riducenu cù u tempu.Anu ancu creatu simulazioni di computer per capisce megliu ciò chì e forze eranu à u travagliu.
In più di avanzà a nostra cunniscenza di a fisica fundamentale, capisce cumu u magnetismu funziona à queste scale di lunghezza è di tempu puderia esse utile per creà futuri dispositi.
U magnetismu hè digià utilizatu per l'almacenamiento di dati, ma i circadori cercanu attualmente modi per sfruttà più.L'orientazioni magnetichi di u core di vortex è i duminii di un micromagnete, per esempiu, puderanu esse usatu per codificà l'infurmazioni in forma di 0 è 1.
I circadori sò avà u scopu di ripetiri stu travagliu cù materiali anti-ferromagnetici, induve l'effettu netu di i mumenti magnetichi individuali annulla.Quessi sò promettenti quandu si tratta di l'informatica - in teoria, i materiali anti-ferromagnetichi puderanu esse aduprati per fà i dispositi chì necessitanu pocu energia è restanu stabili ancu quandu u putere hè persu - ma assai più complicatu per investigà perchè i signali chì pruduceranu seranu assai più debuli. .
Malgradu sta sfida, Folven hè ottimista."Avemu coperto u primu terrenu dimustrendu chì pudemu fà campioni è guardà attraversu cù raghji X", dice."U prossimu passu serà di vede s'ellu pudemu fà campioni di qualità abbastanza alta per ottene abbastanza signale da un materiale anti-ferromagneticu".
Tempu di post: May-10-2021