Tha luchd-rannsachaidh bho NTNU a’ toirt solas air stuthan magnetach aig sgèilean beaga le bhith a’ cruthachadh fhilmichean le cuideachadh bho ghathan-X air leth soilleir.
Chaidh Erik Folven, co-stiùiriche buidheann eileagtronaig ocsaid aig Roinn nan Siostaman Eileagtronaigeach aig NTNU, agus a cho-obraichean bho NTNU agus Oilthigh Ghent sa Bheilg a-mach gus faicinn mar a bhios meanbh-mhagnaidean film tana ag atharrachadh nuair a thèid an cur troimh-chèile le raon magnetach bhon taobh a-muigh. Chaidh an obair, a fhuair maoineachadh pàirteach bho NTNU Nano agus Comhairle Rannsachaidh Nirribhidh, fhoillseachadh anns an iris Physical Review Research.
Magnets beaga bìodach
Chruthaich Einar Standal Digernes na maighneidean beaga ceàrnagach a chaidh a chleachdadh anns na deuchainnean.
Chan eil na magnets beaga ceàrnagach, a chaidh a chruthachadh leis an tagraiche PhD NTNU Einar Standal Digernes, ach dà mhicromeatair a leud agus tha iad air an roinn ann an ceithir raointean trì-cheàrnach, gach fear le diofar threòrachadh magnetach a’ comharrachadh deiseal no tuathal timcheall air na magnets.
Ann an cuid de stuthan magnetach, bidh buidhnean nas lugha de dadaman a’ tighinn còmhla ann an raointean ris an canar raointean, anns a bheil an aon stiùireadh magnetach aig na dealanan uile.
Anns na magnets NTNU, bidh na raointean sin a’ coinneachadh aig puing meadhanach—cridhe a’ chuairt-ghaoithe—far a bheil am mionaid magnetach a’ comharrachadh gu dìreach a-steach no a-mach à plèana an stuth.
“Nuair a chuireas sinn raon magnetach an sàs, bidh barrachd is barrachd de na raointean sin a’ comharrachadh san aon taobh,” tha Folven ag ràdh. “Faodaidh iad fàs agus faodaidh iad crìonadh, agus an uairsin faodaidh iad a dhol còmhla ri chèile.”
Dealanan cha mhòr aig astar solais
Chan eil e furasta seo fhaicinn a’ tachairt. Thug an luchd-rannsachaidh na meanbh-mhagnaidean aca gu sioncrotron cumadh dònaid 80m de leud, ris an canar BESSY II, ann am Berlin, far a bheil dealanan air an luathachadh gus am bi iad a’ siubhal aig astar solais cha mhòr. Bidh na dealanan luath sin an uairsin a’ leigeil a-mach ghathan-X air leth soilleir.
“Bidh sinn a’ gabhail nan X-ghathan seo agus gan cleachdadh mar an solas anns a’ mhicreasgop againn,” tha Folven ag ràdh.
Leis gu bheil dealanan a’ siubhal timcheall an t-sioncrotron ann am buidhnean air an sgaradh le dà nanosecond, bidh na ghathan-X a bhios iad a’ leigeil a-mach a’ tighinn ann am buillean mionaideach.
Bidh miocroscop X-ghathan tar-chuir sganaidh, no STXM, a’ cleachdadh nan X-ghathan sin gus dealbh-sgrìn de structar magnetach an stuth a chruthachadh. Le bhith a’ cur nan dealbhan-sgrìn seo ri chèile, faodaidh an luchd-rannsachaidh film a chruthachadh a sheallas mar a bhios am micromagnet ag atharrachadh thar ùine.
Le cuideachadh bhon STXM, chuir Folven agus a cho-obraichean dragh air na micromagnets aca le cuisle srutha a chruthaich raon magnetach, agus chunnaic iad na raointean ag atharrachadh cumadh agus cridhe a’ chuairt-ghaoithe a’ gluasad bhon mheadhan.
“Tha magnet glè bheag agad, agus an uairsin bidh thu ga phutadh agus a’ feuchainn ri dealbh a dhèanamh dheth fhad ’s a tha e a’ socrachadh a-rithist," tha e ag ràdh. Às deidh sin, chunnaic iad a’ chridhe a’ tilleadh chun mheadhan - ach air slighe lùbach, chan e loidhne dhìreach.
“Bidh e seòrsa de dhannsa air ais chun mheadhan,” tha Folven ag ràdh.
Aon sleamhnag agus tha e seachad
Tha sin air sgàth gu bheil iad a’ sgrùdadh stuthan epitaxial, a tha air an cruthachadh air mullach fo-strat a leigeas le luchd-rannsachaidh feartan an stuth atharrachadh, ach a chuireadh bacadh air na ghathan-X ann an STXM.
Ag obair ann an NTNU NanoLab, fhuair an luchd-rannsachaidh fuasgladh air an duilgheadas leis an t-substrate le bhith a’ tiodhlacadh am micromagnet aca fo shreath de charbon gus na feartan magnetach aige a dhìon.
An uairsin, gu faiceallach agus gu mionaideach, gheàrr iad am bun-stuth fodha le gath fòcasach de ianan gallium gus nach robh ach sreath glè thana air fhàgail. Dh’ fhaodadh am pròiseas saothair ochd uairean a thìde a thoirt gach sampall - agus dh’ fhaodadh aon mhearachd tubaist adhbhrachadh.
“Is e an rud as cudromaiche, ma mharbhas tu an magnetachd, nach bi fios againn air sin mus suidh sinn ann am Berlin," tha e ag ràdh. “Is e an cleas, gu dearbh, barrachd air aon shampall a thoirt leat.”
Bho fiosaig bhunasach gu innealan san àm ri teachd
Gu fortanach dh’obraich e, agus chleachd an sgioba na sampallan a chaidh ullachadh gu faiceallach aca gus clàradh mar a bhios raointean a’ mhicro-mhagnait a’ fàs agus a’ crìonadh thar ùine. Chruthaich iad atharrais coimpiutair cuideachd gus tuigse nas fheàrr fhaighinn air dè na feachdan a bha ag obair.
A bharrachd air a bhith a’ leasachadh ar n-eòlais air fiosaig bhunasach, dh’ fhaodadh tuigse fhaighinn air mar a tha magnetachd ag obair aig na sgèilean faid is ùine seo a bhith cuideachail ann a bhith a’ cruthachadh innealan san àm ri teachd.
Tha magnetachd air a chleachdadh mu thràth airson stòradh dàta, ach tha luchd-rannsachaidh an-dràsta a’ coimhead airson dhòighean air a chleachdadh nas fheàrr. Dh’fhaodadh treòrachadh magnetach cridhe na cuairte agus raointean meanbh-mhagnet, mar eisimpleir, a bhith air an cleachdadh gus fiosrachadh a chòdachadh ann an cruth 0an agus 1an.
Tha an luchd-rannsachaidh a-nis ag amas air an obair seo ath-aithris le stuthan an-aghaidh ferromagnetic, far a bheil buaidh lom nam mòmentan magnetach fa leth a’ cuir às a chèile. Tha iad sin gealltanach a thaobh coimpiutaireachd—ann an teòiridh, dh’ fhaodadh stuthan an-aghaidh ferromagnetic a bhith air an cleachdadh gus innealan a dhèanamh nach fheum mòran lùtha agus a bhios seasmhach eadhon nuair a thèid cumhachd a chall—ach tha iad tòrr nas duilghe a sgrùdadh leis gum bi na comharran a bhios iad a’ dèanamh tòrr nas laige.
A dh’aindeoin na dùbhlain sin, tha Folven dòchasach. “Tha sinn air a’ chiad cheum a ghabhail le bhith a’ sealltainn gun urrainn dhuinn sampallan a dhèanamh agus sùil a thoirt orra le X-ghathan,” tha e ag ràdh. “Is e an ath cheum faicinn an urrainn dhuinn sampallan de chàileachd àrd gu leòr a dhèanamh gus comharra gu leòr fhaighinn bho stuth an-aghaidh ferromagnetic.”
Àm postaidh: 10 Cèitean 2021