Peneliti saka NTNU ngedhunake materi magnetik kanthi skala cilik kanthi nggawe film kanthi bantuan sinar-X sing padhang banget.
Erik Folven, co-direktur grup elektronik oksida ing Departemen Sistem Elektronik NTNU, lan kanca-kanca saka NTNU lan Universitas Ghent ing Belgia arep ndeleng carane mikromagnet film tipis diganti nalika diganggu dening medan magnet njaba.Karya kasebut, sebagian didanai dening NTNU Nano lan Dewan Riset Norwegia, diterbitake ing jurnal Physical Review Research.
Magnet cilik
Einar Standal Digernes nemokake magnet kothak cilik sing digunakake ing eksperimen.
Magnet kothak cilik, digawe dening NTNU Ph.D.calon Einar Standal Digernes, mung loro micrometers sudhut lan dipérang dadi papat domain segitiga, saben karo orientasi Magnetik beda pointing clockwise utawa anti-clockwise watara wesi sembrani.
Ing bahan magnetik tartamtu, klompok atom sing luwih cilik gabung dadi area sing diarani domain, ing ngendi kabeh elektron duwe orientasi magnet sing padha.
Ing magnet NTNU, domain kasebut ketemu ing titik tengah - inti pusaran - ing endi momen magnet langsung mlebu utawa metu saka bidang materi.
"Nalika kita ngetrapake medan magnet, luwih akeh domain kasebut bakal nuding arah sing padha," ujare Folven."Dheweke bisa tuwuh lan bisa nyusut, banjur bisa gabung dadi siji."
Elektron meh ing kacepetan cahya
Ora gampang ndeleng kedadeyan kasebut.Para peneliti njupuk mikromagnet menyang sinkrotron berbentuk donat kanthi ambane 80m, sing dikenal minangka BESSY II, ing Berlin, ing ngendi elektron dipercepat nganti lelungan kanthi meh kacepetan cahya.Elektron sing obah cepet banjur ngetokake sinar X sing padhang banget.
"We njupuk sinar-X iki lan digunakake minangka cahya ing mikroskop kita," ngandika Folven.
Amarga elektron ngubengi synchrotron ing tandan sing dipisahake dening rong nanodetik, sinar-X sing dipancarake teka ing pulsa sing tepat.
Mikroskop sinar-X transmisi scan, utawa STXM, njupuk sinar-X kasebut kanggo nggawe gambar saka struktur magnetik materi.Kanthi nggawe gambar kasebut bebarengan, peneliti bisa nggawe film sing nuduhake carane micromagnet owah saka wektu.
Kanthi bantuan STXM, Folven lan kanca-kancane ngganggu mikromagnet kanthi pulsa arus sing ngasilake medan magnet, lan ndeleng domain kasebut ngganti wujud lan inti vortex pindhah saka tengah.
"Sampeyan duwe sembrani cilik banget, banjur sampeyan poke lan nyoba kanggo gambar minangka settles maneh,"Ngandika.Sawisé iku, padha weruh inti bali menyang tengah-nanging ing dalan nduwurke tumpukan, ora garis lurus.
"Iku bakal jenis nari bali menyang tengah,"Says Folven.
Siji slip lan wis rampung
Iku amarga padha nyinaoni bahan epitaxial, sing digawe ing ndhuwur substrat sing ngidini peneliti ngapiki sifat materi kasebut, nanging bakal ngalangi sinar-X ing STXM.
Makarya ing NTNU NanoLab, peneliti ngrampungake masalah substrat kanthi ngubur mikromagnet ing ngisor lapisan karbon kanggo nglindhungi sifat magnetik.
Banjur padha kanthi ati-ati lan kanthi tepat mbusak substrat ing ngisor kanthi sinar fokus ion gallium nganti mung lapisan tipis sing isih ana.Proses painstaking bisa njupuk wolung jam saben sampel-lan siji slip munggah bisa mantra bilai.
"Sing kritis yaiku, yen sampeyan mateni magnetisme, kita ora bakal ngerti sadurunge njagong ing Berlin," ujare."Trik kasebut, mesthi, nggawa luwih saka siji sampel."
Saka fisika dhasar nganti piranti mangsa ngarep
Untunge bisa, lan tim nggunakake conto sing wis disiapake kanthi ati-ati kanggo nggambar kepiye domain mikromagnet tuwuh lan nyusut saka wektu.Padha uga nggawe simulasi komputer kanggo luwih ngerti apa pasukan padha ing karya.
Uga nambah kawruh babagan fisika dhasar, ngerti cara kerja magnetisme ing skala dawa lan wektu iki bisa mbantu nggawe piranti ing mangsa ngarep.
Magnetisme wis digunakake kanggo panyimpenan data, nanging peneliti saiki nggoleki cara kanggo ngeksploitasi luwih lanjut.Orientasi magnetik saka inti vortex lan domain saka micromagnet, contone, bisa uga digunakake kanggo encode informasi ing wangun 0s lan 1s.
Peneliti saiki ngarahake kanggo mbaleni karya iki nganggo bahan anti-ferromagnetik, ing ngendi efek net saka momen magnetik individu mbatalake.Iki janji nalika nerangake komputasi-ing teori, bahan anti-ferromagnetik bisa digunakake kanggo nggawe piranti sing mbutuhake energi sithik lan tetep stabil sanajan daya wis ilang-nanging luwih angel diselidiki amarga sinyal sing diasilake bakal luwih ringkih. .
Sanajan tantangan kasebut, Folven optimistis."Kita wis nutupi lemah pisanan kanthi nuduhake kita bisa nggawe conto lan ndeleng nganggo sinar X," ujare."Langkah sabanjure yaiku kanggo ndeleng apa kita bisa nggawe conto kanthi kualitas sing cukup dhuwur kanggo entuk sinyal sing cukup saka bahan anti-ferromagnetik."
Wektu kirim: Mei-10-2021