ಸಣ್ಣ ಆಯಸ್ಕಾಂತಗಳ ಆಂತರಿಕ ಕಾರ್ಯವನ್ನು ನೋಡಲು ಒಂದು ಹೊಸ ಮಾರ್ಗ.

NTNU ನ ಸಂಶೋಧಕರು ಕೆಲವು ಅತ್ಯಂತ ಪ್ರಕಾಶಮಾನವಾದ ಎಕ್ಸ್-ಕಿರಣಗಳ ಸಹಾಯದಿಂದ ಚಲನಚಿತ್ರಗಳನ್ನು ರಚಿಸುವ ಮೂಲಕ ಸಣ್ಣ ಮಾಪಕಗಳಲ್ಲಿ ಕಾಂತೀಯ ವಸ್ತುಗಳ ಮೇಲೆ ಬೆಳಕು ಚೆಲ್ಲುತ್ತಿದ್ದಾರೆ.

NTNU ನ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ ಸಿಸ್ಟಮ್ಸ್ ವಿಭಾಗದ ಆಕ್ಸೈಡ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ಸ್ ಗುಂಪಿನ ಸಹ-ನಿರ್ದೇಶಕ ಎರಿಕ್ ಫೋಲ್ವೆನ್ ಮತ್ತು ಬೆಲ್ಜಿಯಂನ NTNU ಮತ್ತು ಘೆಂಟ್ ವಿಶ್ವವಿದ್ಯಾಲಯದ ಸಹೋದ್ಯೋಗಿಗಳು ಹೊರಗಿನ ಕಾಂತೀಯ ಕ್ಷೇತ್ರದಿಂದ ತೊಂದರೆಗೊಳಗಾದಾಗ ತೆಳುವಾದ-ಫಿಲ್ಮ್ ಮೈಕ್ರೋಮ್ಯಾಗ್ನೆಟ್‌ಗಳು ಹೇಗೆ ಬದಲಾಗುತ್ತವೆ ಎಂಬುದನ್ನು ನೋಡಲು ಹೊರಟರು. NTNU ನ್ಯಾನೋ ಮತ್ತು ನಾರ್ವೆಯ ಸಂಶೋಧನಾ ಮಂಡಳಿಯಿಂದ ಭಾಗಶಃ ಧನಸಹಾಯ ಪಡೆದ ಈ ಕೆಲಸವನ್ನು ಫಿಸಿಕಲ್ ರಿವ್ಯೂ ರಿಸರ್ಚ್ ಜರ್ನಲ್‌ನಲ್ಲಿ ಪ್ರಕಟಿಸಲಾಗಿದೆ.

ಸಣ್ಣ ಆಯಸ್ಕಾಂತಗಳು

ಪ್ರಯೋಗಗಳಲ್ಲಿ ಬಳಸಲಾದ ಸಣ್ಣ ಚೌಕಾಕಾರದ ಆಯಸ್ಕಾಂತಗಳನ್ನು ಐನಾರ್ ಸ್ಟ್ಯಾಂಡಲ್ ಡಿಗರ್ನೆಸ್ ಕಂಡುಹಿಡಿದರು.

NTNU ಪಿಎಚ್‌ಡಿ ಅಭ್ಯರ್ಥಿ ಐನಾರ್ ಸ್ಟ್ಯಾಂಡಲ್ ಡಿಗರ್ನೆಸ್ ರಚಿಸಿದ ಸಣ್ಣ ಚೌಕಾಕಾರದ ಆಯಸ್ಕಾಂತಗಳು ಕೇವಲ ಎರಡು ಮೈಕ್ರೋಮೀಟರ್ ಅಗಲವಿದ್ದು ನಾಲ್ಕು ತ್ರಿಕೋನ ಡೊಮೇನ್‌ಗಳಾಗಿ ವಿಭಜಿಸಲ್ಪಟ್ಟಿವೆ, ಪ್ರತಿಯೊಂದೂ ಆಯಸ್ಕಾಂತಗಳ ಸುತ್ತಲೂ ಪ್ರದಕ್ಷಿಣಾಕಾರವಾಗಿ ಅಥವಾ ಅಪ್ರದಕ್ಷಿಣಾಕಾರವಾಗಿ ತೋರಿಸುವ ವಿಭಿನ್ನ ಕಾಂತೀಯ ದೃಷ್ಟಿಕೋನವನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ.

ಕೆಲವು ಕಾಂತೀಯ ವಸ್ತುಗಳಲ್ಲಿ, ಪರಮಾಣುಗಳ ಸಣ್ಣ ಗುಂಪುಗಳು ಡೊಮೇನ್‌ಗಳು ಎಂದು ಕರೆಯಲ್ಪಡುವ ಪ್ರದೇಶಗಳಾಗಿ ಒಟ್ಟಿಗೆ ಸೇರುತ್ತವೆ, ಇದರಲ್ಲಿ ಎಲ್ಲಾ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳು ಒಂದೇ ರೀತಿಯ ಕಾಂತೀಯ ದೃಷ್ಟಿಕೋನವನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತವೆ.

NTNU ಆಯಸ್ಕಾಂತಗಳಲ್ಲಿ, ಈ ಡೊಮೇನ್‌ಗಳು ಕೇಂದ್ರ ಬಿಂದುವಿನಲ್ಲಿ - ಸುಳಿಯ ಕೋರ್‌ನಲ್ಲಿ ಸಂಧಿಸುತ್ತವೆ - ಅಲ್ಲಿ ಕಾಂತೀಯ ಕ್ಷಣವು ವಸ್ತುವಿನ ಸಮತಲದ ಒಳಗೆ ಅಥವಾ ಹೊರಗೆ ನೇರವಾಗಿ ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ.

"ನಾವು ಕಾಂತೀಯ ಕ್ಷೇತ್ರವನ್ನು ಅನ್ವಯಿಸಿದಾಗ, ಈ ಡೊಮೇನ್‌ಗಳಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚು ಹೆಚ್ಚು ಒಂದೇ ದಿಕ್ಕಿನಲ್ಲಿ ತೋರಿಸುತ್ತವೆ" ಎಂದು ಫೋಲ್ವೆನ್ ಹೇಳುತ್ತಾರೆ. "ಅವು ಬೆಳೆಯಬಹುದು ಮತ್ತು ಕುಗ್ಗಬಹುದು, ಮತ್ತು ನಂತರ ಅವು ಒಂದಕ್ಕೊಂದು ವಿಲೀನಗೊಳ್ಳಬಹುದು."

ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳು ಬಹುತೇಕ ಬೆಳಕಿನ ವೇಗದಲ್ಲಿವೆ

ಇದು ಸಂಭವಿಸುವುದನ್ನು ನೋಡುವುದು ಸುಲಭವಲ್ಲ. ಸಂಶೋಧಕರು ತಮ್ಮ ಮೈಕ್ರೋಮ್ಯಾಗ್ನೆಟ್‌ಗಳನ್ನು ಬರ್ಲಿನ್‌ನಲ್ಲಿರುವ BESSY II ಎಂದು ಕರೆಯಲ್ಪಡುವ 80 ಮೀ ಅಗಲದ ಡೋನಟ್-ಆಕಾರದ ಸಿಂಕ್ರೊಟ್ರಾನ್‌ಗೆ ಕೊಂಡೊಯ್ದರು, ಅಲ್ಲಿ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳು ಬೆಳಕಿನ ವೇಗದಲ್ಲಿ ಚಲಿಸುವವರೆಗೆ ವೇಗಗೊಳ್ಳುತ್ತವೆ. ವೇಗವಾಗಿ ಚಲಿಸುವ ಆ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳು ನಂತರ ಅತ್ಯಂತ ಪ್ರಕಾಶಮಾನವಾದ ಎಕ್ಸ್-ಕಿರಣಗಳನ್ನು ಹೊರಸೂಸುತ್ತವೆ.

"ನಾವು ಈ ಎಕ್ಸ್-ಕಿರಣಗಳನ್ನು ತೆಗೆದುಕೊಂಡು ನಮ್ಮ ಸೂಕ್ಷ್ಮದರ್ಶಕದಲ್ಲಿ ಬೆಳಕಾಗಿ ಬಳಸುತ್ತೇವೆ" ಎಂದು ಫೋಲ್ವೆನ್ ಹೇಳುತ್ತಾರೆ.

ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳು ಸಿಂಕ್ರೊಟ್ರಾನ್‌ನ ಸುತ್ತ ಎರಡು ನ್ಯಾನೊಸೆಕೆಂಡ್‌ಗಳಿಂದ ಬೇರ್ಪಟ್ಟ ಗೊಂಚಲುಗಳಲ್ಲಿ ಚಲಿಸುವುದರಿಂದ, ಅವು ಹೊರಸೂಸುವ ಎಕ್ಸ್-ಕಿರಣಗಳು ನಿಖರವಾದ ದ್ವಿದಳ ಧಾನ್ಯಗಳಲ್ಲಿ ಬರುತ್ತವೆ.

ಸ್ಕ್ಯಾನಿಂಗ್ ಟ್ರಾನ್ಸ್‌ಮಿಷನ್ ಎಕ್ಸ್-ರೇ ಮೈಕ್ರೋಸ್ಕೋಪ್ ಅಥವಾ STXM, ಆ ಎಕ್ಸ್-ಕಿರಣಗಳನ್ನು ತೆಗೆದುಕೊಂಡು ವಸ್ತುವಿನ ಕಾಂತೀಯ ರಚನೆಯ ಸ್ನ್ಯಾಪ್‌ಶಾಟ್ ಅನ್ನು ರಚಿಸುತ್ತದೆ. ಈ ಸ್ನ್ಯಾಪ್‌ಶಾಟ್‌ಗಳನ್ನು ಒಟ್ಟಿಗೆ ಹೊಲಿಯುವ ಮೂಲಕ, ಸಂಶೋಧಕರು ಮೂಲಭೂತವಾಗಿ ಮೈಕ್ರೋಮ್ಯಾಗ್ನೆಟ್ ಕಾಲಾನಂತರದಲ್ಲಿ ಹೇಗೆ ಬದಲಾಗುತ್ತದೆ ಎಂಬುದನ್ನು ತೋರಿಸುವ ಚಲನಚಿತ್ರವನ್ನು ರಚಿಸಬಹುದು.

STXM ಸಹಾಯದಿಂದ, ಫೋಲ್ವೆನ್ ಮತ್ತು ಅವರ ಸಹೋದ್ಯೋಗಿಗಳು ತಮ್ಮ ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಕಾಂತಗಳನ್ನು ಕಾಂತೀಯ ಕ್ಷೇತ್ರವನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುವ ಪ್ರವಾಹದ ನಾಡಿಯೊಂದಿಗೆ ಕದಲಿಸಿದರು ಮತ್ತು ಡೊಮೇನ್‌ಗಳು ಆಕಾರವನ್ನು ಬದಲಾಯಿಸುವುದನ್ನು ಮತ್ತು ಸುಳಿಯ ಕೋರ್ ಕೇಂದ್ರದಿಂದ ಚಲಿಸುವುದನ್ನು ನೋಡಿದರು.

"ನಿಮ್ಮ ಬಳಿ ಒಂದು ಚಿಕ್ಕ ಆಯಸ್ಕಾಂತವಿದೆ, ಮತ್ತು ನಂತರ ನೀವು ಅದನ್ನು ಚುಚ್ಚಿ ಅದು ಮತ್ತೆ ನೆಲೆಗೊಳ್ಳುತ್ತಿದ್ದಂತೆ ಅದನ್ನು ಚಿತ್ರಿಸಲು ಪ್ರಯತ್ನಿಸುತ್ತೀರಿ" ಎಂದು ಅವರು ಹೇಳುತ್ತಾರೆ. ನಂತರ, ಅವರು ಕೋರ್ ಮಧ್ಯಕ್ಕೆ ಮರಳುವುದನ್ನು ನೋಡಿದರು - ಆದರೆ ನೇರ ರೇಖೆಯಲ್ಲ, ಅಂಕುಡೊಂಕಾದ ಹಾದಿಯಲ್ಲಿ.

"ಇದು ಕೇಂದ್ರಕ್ಕೆ ನೃತ್ಯ ಮಾಡುವಂತಿದೆ" ಎಂದು ಫೋಲ್ವೆನ್ ಹೇಳುತ್ತಾರೆ.

ಒಂದು ಸ್ಲಿಪ್ ಸಿಕ್ಕರೆ ಮುಗಿಯಿತು.

ಏಕೆಂದರೆ ಅವರು ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ ವಸ್ತುಗಳನ್ನು ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡುತ್ತಾರೆ, ಇವುಗಳನ್ನು ತಲಾಧಾರದ ಮೇಲೆ ರಚಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಇದು ಸಂಶೋಧಕರು ವಸ್ತುವಿನ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ತಿರುಚಲು ಅನುವು ಮಾಡಿಕೊಡುತ್ತದೆ, ಆದರೆ STXM ನಲ್ಲಿ X- ಕಿರಣಗಳನ್ನು ನಿರ್ಬಂಧಿಸುತ್ತದೆ.

NTNU ನ್ಯಾನೊಲ್ಯಾಬ್‌ನಲ್ಲಿ ಕೆಲಸ ಮಾಡುತ್ತಾ, ಸಂಶೋಧಕರು ತಮ್ಮ ಮೈಕ್ರೋಮ್ಯಾಗ್ನೆಟ್ ಅನ್ನು ಅದರ ಕಾಂತೀಯ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ರಕ್ಷಿಸಲು ಇಂಗಾಲದ ಪದರದ ಅಡಿಯಲ್ಲಿ ಹೂತುಹಾಕುವ ಮೂಲಕ ತಲಾಧಾರದ ಸಮಸ್ಯೆಯನ್ನು ಪರಿಹರಿಸಿದರು.

ನಂತರ ಅವರು ಎಚ್ಚರಿಕೆಯಿಂದ ಮತ್ತು ನಿಖರವಾಗಿ ಗ್ಯಾಲಿಯಂ ಅಯಾನುಗಳ ಕೇಂದ್ರೀಕೃತ ಕಿರಣದಿಂದ ಕೆಳಗಿರುವ ತಲಾಧಾರವನ್ನು ಕತ್ತರಿಸಿ, ಕೇವಲ ಒಂದು ತೆಳುವಾದ ಪದರ ಮಾತ್ರ ಉಳಿಯುವವರೆಗೆ ಅದನ್ನು ತೆಗೆದುಹಾಕಿದರು. ಈ ಶ್ರಮದಾಯಕ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯು ಪ್ರತಿ ಮಾದರಿಗೆ ಎಂಟು ಗಂಟೆಗಳನ್ನು ತೆಗೆದುಕೊಳ್ಳಬಹುದು - ಮತ್ತು ಒಂದು ಜಾರುವಿಕೆಯು ವಿಪತ್ತಿಗೆ ಕಾರಣವಾಗಬಹುದು.

"ನಿರ್ಣಾಯಕ ವಿಷಯವೆಂದರೆ, ನೀವು ಕಾಂತೀಯತೆಯನ್ನು ನಾಶಮಾಡಿದರೆ, ನಾವು ಬರ್ಲಿನ್‌ನಲ್ಲಿ ಕುಳಿತುಕೊಳ್ಳುವ ಮೊದಲು ನಮಗೆ ಅದು ತಿಳಿದಿರುವುದಿಲ್ಲ" ಎಂದು ಅವರು ಹೇಳುತ್ತಾರೆ. "ಒಂದಕ್ಕಿಂತ ಹೆಚ್ಚು ಮಾದರಿಗಳನ್ನು ತರುವುದು ತಂತ್ರ."

ಮೂಲಭೂತ ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರದಿಂದ ಭವಿಷ್ಯದ ಸಾಧನಗಳವರೆಗೆ

ಅದೃಷ್ಟವಶಾತ್ ಅದು ಕೆಲಸ ಮಾಡಿತು, ಮತ್ತು ತಂಡವು ಸೂಕ್ಷ್ಮಕಾಂತದ ಡೊಮೇನ್‌ಗಳು ಕಾಲಾನಂತರದಲ್ಲಿ ಹೇಗೆ ಬೆಳೆಯುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಕುಗ್ಗುತ್ತವೆ ಎಂಬುದನ್ನು ಚಾರ್ಟ್ ಮಾಡಲು ತಮ್ಮ ಎಚ್ಚರಿಕೆಯಿಂದ ಸಿದ್ಧಪಡಿಸಿದ ಮಾದರಿಗಳನ್ನು ಬಳಸಿತು. ಕೆಲಸದಲ್ಲಿ ಯಾವ ಶಕ್ತಿಗಳಿವೆ ಎಂಬುದನ್ನು ಚೆನ್ನಾಗಿ ಅರ್ಥಮಾಡಿಕೊಳ್ಳಲು ಅವರು ಕಂಪ್ಯೂಟರ್ ಸಿಮ್ಯುಲೇಶನ್‌ಗಳನ್ನು ಸಹ ರಚಿಸಿದರು.

ಮೂಲಭೂತ ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರದ ಬಗ್ಗೆ ನಮ್ಮ ಜ್ಞಾನವನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುವುದರ ಜೊತೆಗೆ, ಈ ಉದ್ದ ಮತ್ತು ಕಾಲಮಾನಗಳಲ್ಲಿ ಕಾಂತೀಯತೆ ಹೇಗೆ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತದೆ ಎಂಬುದನ್ನು ಅರ್ಥಮಾಡಿಕೊಳ್ಳುವುದು ಭವಿಷ್ಯದ ಸಾಧನಗಳನ್ನು ರಚಿಸಲು ಸಹಾಯಕವಾಗಬಹುದು.

ದತ್ತಾಂಶ ಸಂಗ್ರಹಣೆಗಾಗಿ ಕಾಂತೀಯತೆಯನ್ನು ಈಗಾಗಲೇ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತಿದೆ, ಆದರೆ ಸಂಶೋಧಕರು ಪ್ರಸ್ತುತ ಅದನ್ನು ಮತ್ತಷ್ಟು ಬಳಸಿಕೊಳ್ಳುವ ಮಾರ್ಗಗಳನ್ನು ಹುಡುಕುತ್ತಿದ್ದಾರೆ. ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ಮೈಕ್ರೋಮ್ಯಾಗ್ನೆಟ್‌ನ ಸುಳಿಯ ಕೋರ್ ಮತ್ತು ಡೊಮೇನ್‌ಗಳ ಕಾಂತೀಯ ದೃಷ್ಟಿಕೋನಗಳನ್ನು ಬಹುಶಃ 0 ಸೆ ಮತ್ತು 1 ಸೆ ರೂಪದಲ್ಲಿ ಮಾಹಿತಿಯನ್ನು ಎನ್‌ಕೋಡ್ ಮಾಡಲು ಬಳಸಬಹುದು.

ಸಂಶೋಧಕರು ಈಗ ಈ ಕೆಲಸವನ್ನು ಆಂಟಿ-ಫೆರೋಮ್ಯಾಗ್ನೆಟಿಕ್ ವಸ್ತುಗಳೊಂದಿಗೆ ಪುನರಾವರ್ತಿಸುವ ಗುರಿಯನ್ನು ಹೊಂದಿದ್ದಾರೆ, ಅಲ್ಲಿ ಪ್ರತ್ಯೇಕ ಕಾಂತೀಯ ಕ್ಷಣಗಳ ನಿವ್ವಳ ಪರಿಣಾಮವು ರದ್ದಾಗುತ್ತದೆ. ಕಂಪ್ಯೂಟಿಂಗ್ ವಿಷಯಕ್ಕೆ ಬಂದಾಗ ಇವು ಭರವಸೆ ನೀಡುತ್ತವೆ - ಸಿದ್ಧಾಂತದಲ್ಲಿ, ಕಡಿಮೆ ಶಕ್ತಿಯ ಅಗತ್ಯವಿರುವ ಮತ್ತು ವಿದ್ಯುತ್ ಕಳೆದುಹೋದಾಗಲೂ ಸ್ಥಿರವಾಗಿ ಉಳಿಯುವ ಸಾಧನಗಳನ್ನು ತಯಾರಿಸಲು ಆಂಟಿ-ಫೆರೋಮ್ಯಾಗ್ನೆಟಿಕ್ ವಸ್ತುಗಳನ್ನು ಬಳಸಬಹುದು - ಆದರೆ ಅವು ಉತ್ಪಾದಿಸುವ ಸಂಕೇತಗಳು ಹೆಚ್ಚು ದುರ್ಬಲವಾಗಿರುವುದರಿಂದ ತನಿಖೆ ಮಾಡುವುದು ಹೆಚ್ಚು ಕಷ್ಟಕರವಾಗಿರುತ್ತದೆ.

ಆ ಸವಾಲಿನ ಹೊರತಾಗಿಯೂ, ಫೋಲ್ವೆನ್ ಆಶಾವಾದಿ. "ನಾವು ಮಾದರಿಗಳನ್ನು ತಯಾರಿಸಬಹುದು ಮತ್ತು ಅವುಗಳನ್ನು ಎಕ್ಸ್-ಕಿರಣಗಳೊಂದಿಗೆ ನೋಡಬಹುದು ಎಂದು ತೋರಿಸುವ ಮೂಲಕ ಮೊದಲ ನೆಲವನ್ನು ಆವರಿಸಿದ್ದೇವೆ" ಎಂದು ಅವರು ಹೇಳುತ್ತಾರೆ. "ಮುಂದಿನ ಹಂತವು ಆಂಟಿ-ಫೆರೋಮ್ಯಾಗ್ನೆಟಿಕ್ ವಸ್ತುವಿನಿಂದ ಸಾಕಷ್ಟು ಸಿಗ್ನಲ್ ಪಡೆಯಲು ಸಾಕಷ್ಟು ಉತ್ತಮ ಗುಣಮಟ್ಟದ ಮಾದರಿಗಳನ್ನು ತಯಾರಿಸಬಹುದೇ ಎಂದು ನೋಡುವುದು."