Tha luchd-rannsachaidh bho NTNU a’ tilgeil solas air stuthan magnetach aig lannan beaga le bhith a’ cruthachadh fhilmichean le cuideachadh bho ghathan-X fìor shoilleir.
Chuir Erik Folven, co-stiùiriche na buidhne electronics ogsaid aig Roinn Siostaman Dealanach NTNU, agus co-obraichean bho NTNU agus Oilthigh Ghent sa Bheilg a-mach faicinn mar a bhios micromagnets film tana ag atharrachadh nuair a tha raon magnetach taobh a-muigh a’ cur dragh orra.Chaidh an obair, air a mhaoineachadh gu ìre le NTNU Nano agus Comhairle Rannsachaidh Nirribhidh, fhoillseachadh anns an iris Physical Review Research.
Magnets beaga
Dh'innlich Einar Standal Digernes na magnets beaga ceàrnagach a chaidh a chleachdadh anns na deuchainnean.
Tha na magnets beaga ceàrnagach, air an cruthachadh le NTNU Ph.D.Tha an tagraiche Einar Standal Digernes, dìreach dà mheatair de leud agus air a roinn ann an ceithir raointean triantanach, gach fear le taobh magnetach eadar-dhealaichte a’ comharrachadh taobh 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 àite meadhanach - cridhe an vortex - far a bheil an t-àm 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 an aon taobh, ”arsa Folven.“Faodaidh iad fàs agus crìonadh, agus an uairsin faodaidh iad tighinn còmhla.
Electrons cha mhòr aig astar an t-solais
Chan eil e furasta seo fhaicinn a’ tachairt.Thug an luchd-rannsachaidh am micromagnets gu synchrotron cumadh donut 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 cha mhòr astar an t-solais.Bidh na dealanan a tha a’ gluasad gu luath an uairsin a’ leigeil a-mach ghathan-X fìor shoilleir.
“Gabhaidh sinn na X-ghathan sin agus bidh sinn gan cleachdadh mar an solas nar miocroscop,” thuirt Folven.
Leis gu bheil dealanan a’ siubhal timcheall an t-sioncrotron ann am bannan air an sgaradh le dà nanoseconds, tha na x-ghathan a bhios iad a’ sgaoileadh a’ tighinn a-steach ann am buillean mionaideach.
Bidh microsgop tar-chuir sganaidh X-ray, no STXM, a’ toirt nan X-ghathan sin gus dealbh a chruthachadh de structar magnetach an stuth.Le bhith a’ fuaigheal nan dealbhan sin 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 buille an t-sruth a chruthaich raon magnetach, agus chunnaic iad na raointean ag atharrachadh cumadh agus an cridhe vortex a’ gluasad bhon mheadhan.
“Tha magnet glè bheag agad, agus an uairsin bidh thu ga phutadh agus a’ feuchainn ri ìomhaigh a dhèanamh fhad ‘s a tha e a’ socrachadh a-rithist, ”tha e ag ràdh.Às deidh sin, chunnaic iad an cridhe a 'tilleadh gu meadhan - ach air slighe lùbach, chan e loidhne dhìreach.
“Bheir e seòrsa de dhannsa air ais dhan mheadhan,” thuirt Folven.
Aon slip agus tha e seachad
Tha sin air sgàth gu bheil iad a’ sgrùdadh stuthan epitaxial, a tha air an cruthachadh a bharrachd air substrate a leigeas le luchd-rannsachaidh feartan an stuth atharrachadh, ach a chuireadh casg air na X-ghathan ann an STXM.
Ag obair ann an NTNU NanoLab, dh’ fhuasgail an luchd-rannsachaidh an duilgheadas substrate le bhith a’ tiodhlacadh am micromagnet aca fo shreath de ghualain gus na feartan magnetach aige a dhìon.
An uairsin gheàrr iad air falbh an t-substrate gu h-ìosal gu faiceallach agus gu mionaideach le giùlan cuimseach de ianan gallium gus nach robh ach sreath tana air fhàgail.Dh’ fhaodadh am pròiseas mionaideach ochd uairean a thìde gach sampall a thoirt - agus dh’ fhaodadh aon sleamhnachadh mòr-thubaist adhbhrachadh.
“Is e an rud deatamach, 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 sampall a thoirt leat.”
Bho fhiosaig bunaiteach gu innealan san àm ri teachd
Gu fortanach dh’ obraich e, agus chleachd an sgioba na sampallan aca a chaidh ullachadh gu faiceallach gus clàr mar a bhios raointean a’ mhicromagnet a’ fàs agus a’ crìonadh thar ùine.Chruthaich iad cuideachd samhlaidhean coimpiutair gus tuigse nas fheàrr fhaighinn air na feachdan a bha ag obair.
A bharrachd air a bhith ag adhartachadh ar n-eòlas air fiosaig bunaiteach, dh’ fhaodadh tuigse fhaighinn air mar a tha magnetachd ag obair aig na raointean faid is ùine sin a bhith cuideachail ann a bhith a’ cruthachadh innealan san àm ri teachd.
Tha magnetachd air a chleachdadh mar-thà airson stòradh dàta, ach tha luchd-rannsachaidh an-dràsta a’ coimhead airson dòighean air tuilleadh brath a ghabhail air.Dh’ fhaodadh na treòrachadh magnetach aig cridhe vortex agus raointean micromagnet, mar eisimpleir, a bhith air an cleachdadh gus fiosrachadh a chòdachadh ann an cruth 0s agus 1s.
Tha an luchd-rannsachaidh a-nis ag amas air an obair seo ath-aithris le stuthan anti-ferromagnetic, far a bheil buaidh lom nan amannan magnetach fa-leth a’ cuir dheth.Tha iad sin gealltanach nuair a thig e gu coimpiutaireachd - ann an teòiridh, dh’ fhaodadh stuthan anti-ferromagnetic a bhith air an cleachdadh gus innealan a dhèanamh nach eil feumach air glè bheag de lùth agus a dh ’fhanas seasmhach eadhon nuair a thèid cumhachd a chall - ach tòrr nas duilghe sgrùdadh a dhèanamh oir bidh na comharran a bheir iad a-mach tòrr nas laige. .
A dh'aindeoin an dùbhlain sin, tha Folven dòchasach.“Tha sinn air a’ chiad talamh a chòmhdach le bhith a’ sealltainn gun urrainn dhuinn sampallan a dhèanamh agus coimhead troimhe le X-ghathan," thuirt e.“Is e an ath cheum faicinn an urrainn dhuinn sampallan de chàileachd àrd gu leòr a dhèanamh gus comharra gu leòr fhaighinn bho stuth anti-ferromagnetic.”
Ùine puist: Cèitean-10-2021