Chèchè nan NTNU ap mete limyè sou materyèl mayetik nan ti echèl grasa kreye fim avèk èd kèk reyon X trè klere.
Erik Folven, ko-direktè gwoup elektwonik oksid nan Depatman Sistèm Elektwonik NTNU a, ak kòlèg li yo nan NTNU ak Inivèsite Ghent nan Bèljik te fè yon tantativ pou wè kijan mikwo-leman fim mens yo chanje lè yon chan mayetik ekstèn deranje yo. Travay la, ki te finanse an pati pa NTNU Nano ak Konsèy Rechèch Nòvèj la, te pibliye nan jounal Physical Review Research la.
Ti leman
Einar Standal Digernes te envante ti leman kare yo te itilize nan eksperyans yo.
Ti leman kare yo, ke kandida doktora NTNU Einar Standal Digernes te kreye, gen sèlman de mikwomèt lajè epi yo divize an kat domèn triyangilè, chak ak yon oryantasyon mayetik diferan ki montre nan sans zegwi mont lan oswa nan sans anti-zegwi mont lan otou leman yo.
Nan sèten materyèl mayetik, gwoup atòm ki pi piti yo rasanble ansanm nan zòn yo rele domèn, kote tout elektwon yo gen menm oryantasyon mayetik la.
Nan leman NTNU yo, domèn sa yo rankontre nan yon pwen santral—nwayo vortex la—kote momantòm mayetik la lonje dirèkteman nan oswa deyò plan materyèl la.
“Lè nou aplike yon chan mayetik, plis domèn sa yo ap montre nan menm direksyon an,” Folven di. “Yo ka grandi epi yo ka retresi, epi apre sa yo ka fusionne youn ak lòt.”
Elektwon prèske nan vitès limyè
Wè sa rive se pa fasil. Chèchè yo te pote mikwo-leman yo nan yon senkrotron ki gen fòm yon beye ki mezire 80 mèt lajè, ke yo rele BESSY II, nan Bèlen, kote elektwon yo akselere jiskaske yo vwayaje prèske nan vitès limyè. Elektwon sa yo ki deplase rapidman emèt reyon X ki trè klere.
"Nou pran reyon X sa yo epi nou sèvi ak yo kòm limyè nan mikwoskòp nou an," Folven di.
Paske elektwon yo vwayaje otou senkrotron an an pakèt ki separe pa de nanosegond, reyon X yo emèt yo vini an pulsasyon presi.
Yon mikwoskòp radyografi transmisyon eskanè, oubyen STXM, pran radyografi sa yo pou kreye yon imaj estrikti mayetik materyèl la. Lè chèchè yo kole imaj sa yo ansanm, yo ka kreye yon fim ki montre kijan mikwo-leman an chanje sou tan.
Avèk èd STXM a, Folven ak kòlèg li yo te deranje mikwo-aimant yo ak yon pulsasyon kouran ki te pwodui yon chan mayetik, epi yo te wè domèn yo chanje fòm epi nwayo vortex la deplase soti nan sant la.
“Ou gen yon ti leman, epi ou pike l epi ou eseye imajine l pandan l ap retounen nan plas li ankò,” li di. Apre sa, yo te wè nwayo a retounen nan mitan an—men sou yon chemen ki fè anpil koub, pa sou yon liy dwat.
"Li pral yon jan danse tounen nan sant la," Folven di.
Yon sèl glise epi li fini
Se paske yo etidye materyèl epitaksyèl, ki kreye sou yon substra ki pèmèt chèchè yo modifye pwopriyete materyèl la, men ki ta bloke reyon X yo nan yon STXM.
Pandan y ap travay nan NTNU NanoLab, chèchè yo te rezoud pwoblèm substrat la lè yo antere mikwoeman yo anba yon kouch kabòn pou pwoteje pwopriyete mayetik li yo.
Apre sa, yo te retire substra ki anba a avèk anpil atansyon epi avèk presizyon avèk yon gwo bout bwa iyon galyòm konsantre jiskaske sèlman yon kouch trè mens te rete. Pwosesis rigoureux la te ka pran uit èdtan pou chak echantiyon—epi yon sèl erè te ka siyifi yon dezas.
“Bagay ki pi enpòtan an se ke, si ou touye mayetis la, nou p ap konnen sa anvan nou chita nan Bèlen,” li di. “Trick la se, nan kou, pote plis pase yon echantiyon.”
Soti nan fizik fondamantal rive nan aparèy nan lavni
Erezman li te mache, epi ekip la te itilize echantiyon yo te prepare ak anpil atansyon pou trase kijan domèn mikwo-leman an grandi epi retresi sou tan. Yo te kreye tou similasyon òdinatè pou pi byen konprann ki fòs ki t ap travay.
Anplis pwogrè nan konesans nou sou fizik fondamantal, konprann kijan mayetis fonksyone nan echèl longè ak tan sa yo ta ka itil nan kreye aparèy nan lavni.
Yo deja itilize mayetis pou estoke done, men chèchè yo ap chèche fason pou eksplwate li pi byen kounye a. Oryantasyon mayetik nwayo vortex la ak domèn yon mikwo-leman, pa egzanp, ta ka petèt itilize pou kode enfòmasyon sou fòm 0 ak 1.
Kounye a, chèchè yo ap eseye repete travay sa a avèk materyèl anti-feromayetik, kote efè nèt moman mayetik endividyèl yo anile. Materyèl sa yo pwomèt anpil lè n ap pale de enfòmatik—an teyori, yo te ka itilize materyèl anti-feromayetik pou fè aparèy ki mande ti enèji epi ki rete estab menm lè gen yon pann kouran—men yo pi difisil pou envestige paske siyal yo pwodui yo ap pi fèb.
Malgre defi sa a, Folven optimis. “Nou fin kouvri premye avni an lè nou montre nou ka fè echantiyon epi gade yo ak reyon X,” li di. “Pwochen etap la se pou nou wè si nou ka fè echantiyon ki gen ase bon jan kalite pou nou jwenn ase siyal nan yon materyèl anti-feromayetik.”
Dat piblikasyon: 10 Me 2021