ചെറിയ കാന്തങ്ങളുടെ ആന്തരിക പ്രവർത്തനങ്ങളെ നോക്കാനുള്ള ഒരു പുതിയ മാർഗം

വളരെ തെളിച്ചമുള്ള ചില എക്സ്-റേകളുടെ സഹായത്തോടെ സിനിമകൾ സൃഷ്ടിച്ചുകൊണ്ട് NTNU-വിൽ നിന്നുള്ള ഗവേഷകർ ചെറിയ അളവിലുള്ള കാന്തിക വസ്തുക്കളിൽ വെളിച്ചം വീശുന്നു.

NTNU-ൻ്റെ ഇലക്ട്രോണിക് സിസ്റ്റംസ് ഡിപ്പാർട്ട്‌മെൻ്റിലെ ഓക്‌സൈഡ് ഇലക്‌ട്രോണിക്‌സ് ഗ്രൂപ്പിൻ്റെ കോ-ഡയറക്‌ടർ എറിക് ഫോൾവെനും NTNU, ബെൽജിയത്തിലെ ഗെൻ്റ് യൂണിവേഴ്‌സിറ്റി എന്നിവിടങ്ങളിൽ നിന്നുള്ള സഹപ്രവർത്തകരും ഒരു പുറം കാന്തികക്ഷേത്രത്താൽ ശല്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ നേർത്ത-ഫിലിം മൈക്രോമാഗ്നറ്റുകൾ എങ്ങനെ മാറുന്നുവെന്ന് കാണാൻ പുറപ്പെട്ടു.NTNU നാനോയും നോർവേയിലെ റിസർച്ച് കൗൺസിലും ഭാഗികമായി ധനസഹായം നൽകിയ ഈ കൃതി ഫിസിക്കൽ റിവ്യൂ റിസർച്ച് ജേണലിൽ പ്രസിദ്ധീകരിച്ചു.

ചെറിയ കാന്തങ്ങൾ

Einar Standal Digernes പരീക്ഷണങ്ങളിൽ ഉപയോഗിച്ച ചെറിയ ചതുര കാന്തങ്ങൾ കണ്ടുപിടിച്ചു.

NTNU Ph.D സൃഷ്ടിച്ച ചെറിയ ചതുര കാന്തങ്ങൾ.സ്ഥാനാർത്ഥി Einar Standal Digernes, വെറും രണ്ട് മൈക്രോമീറ്റർ വീതിയും നാല് ത്രികോണ ഡൊമെയ്‌നുകളായി വിഭജിക്കപ്പെടുകയും ചെയ്യുന്നു, ഓരോന്നിനും കാന്തത്തിന് ചുറ്റും ഘടികാരദിശയിലോ എതിർ ഘടികാരദിശയിലോ പോയിൻ്റ് ചെയ്യുന്ന വ്യത്യസ്ത കാന്തിക ഓറിയൻ്റേഷനുണ്ട്.

ചില കാന്തിക പദാർത്ഥങ്ങളിൽ, ആറ്റങ്ങളുടെ ചെറിയ ഗ്രൂപ്പുകൾ ഡൊമെയ്‌നുകൾ എന്ന് വിളിക്കപ്പെടുന്ന പ്രദേശങ്ങളിലേക്ക് ബാൻഡ് ചെയ്യുന്നു, അതിൽ എല്ലാ ഇലക്ട്രോണുകളും ഒരേ കാന്തിക ഓറിയൻ്റേഷൻ ഉള്ളവയാണ്.

NTNU കാന്തങ്ങളിൽ, ഈ ഡൊമെയ്‌നുകൾ ഒരു കേന്ദ്ര ബിന്ദുവിൽ കണ്ടുമുട്ടുന്നു - വോർട്ടക്സ് കോർ - അവിടെ കാന്തിക നിമിഷം നേരിട്ട് മെറ്റീരിയലിൻ്റെ തലത്തിലേക്കോ പുറത്തേക്കോ പോയിൻ്റുചെയ്യുന്നു.

"ഞങ്ങൾ ഒരു കാന്തികക്ഷേത്രം പ്രയോഗിക്കുമ്പോൾ, ഈ ഡൊമെയ്‌നുകളിൽ കൂടുതൽ കൂടുതൽ ഒരേ ദിശയിലേക്ക് ചൂണ്ടിക്കാണിക്കും," ഫോൾവെൻ പറയുന്നു."അവയ്ക്ക് വളരാനും ചുരുങ്ങാനും കഴിയും, തുടർന്ന് അവ പരസ്പരം ലയിപ്പിക്കാം."

ഇലക്ട്രോണുകൾ ഏതാണ്ട് പ്രകാശവേഗതയിലാണ്

ഇത് സംഭവിക്കുന്നത് കാണുന്നത് എളുപ്പമല്ല.ഗവേഷകർ അവരുടെ മൈക്രോമാഗ്നറ്റുകളെ ബെർലിനിലെ ബെസ്സി II എന്നറിയപ്പെടുന്ന 80 മീറ്റർ വീതിയുള്ള ഡോനട്ട് ആകൃതിയിലുള്ള സിൻക്രോട്രോണിലേക്ക് കൊണ്ടുപോയി, അവിടെ ഇലക്ട്രോണുകൾ പ്രകാശത്തിൻ്റെ വേഗതയിൽ സഞ്ചരിക്കുന്നതുവരെ ത്വരിതപ്പെടുത്തുന്നു.അതിവേഗം ചലിക്കുന്ന ഇലക്ട്രോണുകൾ പിന്നീട് വളരെ തിളക്കമുള്ള എക്സ്-റേകൾ പുറപ്പെടുവിക്കുന്നു.

“ഞങ്ങൾ ഈ എക്സ്-റേകൾ എടുത്ത് അവയെ നമ്മുടെ മൈക്രോസ്കോപ്പിലെ പ്രകാശമായി ഉപയോഗിക്കുന്നു,” ഫോൾവെൻ പറയുന്നു.

ഇലക്ട്രോണുകൾ സിൻക്രോട്രോണിന് ചുറ്റും രണ്ട് നാനോ സെക്കൻഡുകൾ കൊണ്ട് വേർതിരിച്ച കുലകളായി സഞ്ചരിക്കുന്നതിനാൽ, അവ പുറപ്പെടുവിക്കുന്ന എക്സ്-റേകൾ കൃത്യമായ പൾസുകളിൽ വരുന്നു.

ഒരു സ്കാനിംഗ് ട്രാൻസ്മിഷൻ എക്സ്-റേ മൈക്രോസ്കോപ്പ്, അല്ലെങ്കിൽ STXM, മെറ്റീരിയലിൻ്റെ കാന്തിക ഘടനയുടെ ഒരു സ്നാപ്പ്ഷോട്ട് സൃഷ്ടിക്കാൻ ആ എക്സ്-റേകൾ എടുക്കുന്നു.ഈ സ്‌നാപ്പ്‌ഷോട്ടുകൾ ഒരുമിച്ച് ചേർക്കുന്നതിലൂടെ, കാലക്രമേണ മൈക്രോമാഗ്നറ്റ് എങ്ങനെ മാറുന്നുവെന്ന് കാണിക്കുന്ന ഒരു സിനിമ ഗവേഷകർക്ക് സൃഷ്ടിക്കാൻ കഴിയും.

STXM ൻ്റെ സഹായത്തോടെ, ഫോൾവനും സഹപ്രവർത്തകരും അവരുടെ മൈക്രോമാഗ്നറ്റുകളെ വൈദ്യുതധാരയുടെ സ്പന്ദനത്താൽ ശല്യപ്പെടുത്തി, അത് കാന്തികക്ഷേത്രം സൃഷ്ടിച്ചു, ഡൊമെയ്‌നുകളുടെ ആകൃതി മാറുന്നതും കേന്ദ്രത്തിൽ നിന്ന് വോർട്ടക്സ് കോർ നീങ്ങുന്നതും കണ്ടു.

"നിങ്ങൾക്ക് വളരെ ചെറിയ കാന്തം ഉണ്ട്, എന്നിട്ട് നിങ്ങൾ അത് കുത്തുകയും അത് വീണ്ടും സ്ഥിരതാമസമാക്കുമ്പോൾ ചിത്രീകരിക്കാൻ ശ്രമിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു," അദ്ദേഹം പറയുന്നു.പിന്നീട്, കാമ്പ് മധ്യഭാഗത്തേക്ക് മടങ്ങുന്നത് അവർ കണ്ടു-പക്ഷെ വളഞ്ഞുപുളഞ്ഞ പാതയിലൂടെയാണ്, നേർരേഖയിലല്ല.

"ഇത് ഒരുതരം നൃത്തം കേന്ദ്രത്തിലേക്ക് തിരിച്ചുവരും," ഫോൾവെൻ പറയുന്നു.

ഒരു സ്ലിപ്പ്, അത് കഴിഞ്ഞു

കാരണം, അവർ എപ്പിറ്റാക്സിയൽ മെറ്റീരിയലുകൾ പഠിക്കുന്നു, അവ ഒരു അടിവസ്ത്രത്തിൻ്റെ മുകളിൽ സൃഷ്ടിക്കപ്പെട്ടവയാണ്, അത് മെറ്റീരിയലിൻ്റെ ഗുണവിശേഷതകൾ മാറ്റാൻ ഗവേഷകരെ അനുവദിക്കുന്നു, എന്നാൽ ഒരു STXM-ൽ എക്സ്-റേകളെ തടയും.

NTNU NanoLab-ൽ പ്രവർത്തിക്കുന്ന ഗവേഷകർ തങ്ങളുടെ മൈക്രോമാഗ്നറ്റിൻ്റെ കാന്തിക ഗുണങ്ങൾ സംരക്ഷിക്കുന്നതിനായി കാർബണിൻ്റെ ഒരു പാളിക്ക് കീഴിൽ കുഴിച്ചിട്ടുകൊണ്ട് സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റ് പ്രശ്‌നം പരിഹരിച്ചു.

വളരെ നേർത്ത പാളി മാത്രം അവശേഷിക്കുന്നതുവരെ ഗാലിയം അയോണുകളുടെ ഒരു ഫോക്കസ് ചെയ്ത ബീം ഉപയോഗിച്ച് അവർ സൂക്ഷ്മമായും കൃത്യമായും അടിവസ്ത്രം നീക്കം ചെയ്തു.കഠിനമായ പ്രക്രിയയ്ക്ക് ഒരു സാമ്പിളിന് എട്ട് മണിക്കൂർ എടുത്തേക്കാം - ഒരു സ്ലിപ്പ് അപ്പ് ദുരന്തത്തിന് കാരണമാകും.

"നിങ്ങൾ കാന്തികതയെ കൊല്ലുകയാണെങ്കിൽ, ഞങ്ങൾ ബെർലിനിൽ ഇരിക്കുന്നതിന് മുമ്പ് അത് ഞങ്ങൾക്കറിയില്ല എന്നതാണ് നിർണായകമായ കാര്യം," അദ്ദേഹം പറയുന്നു."തീർച്ചയായും, ഒന്നിലധികം സാമ്പിളുകൾ കൊണ്ടുവരിക എന്നതാണ് തന്ത്രം."

അടിസ്ഥാന ഭൗതികശാസ്ത്രം മുതൽ ഭാവി ഉപകരണങ്ങൾ വരെ

നന്ദിയോടെ അത് പ്രവർത്തിച്ചു, മൈക്രോമാഗ്നറ്റിൻ്റെ ഡൊമെയ്‌നുകൾ കാലക്രമേണ എങ്ങനെ വളരുകയും ചുരുങ്ങുകയും ചെയ്യുന്നു എന്ന് ചാർട്ട് ചെയ്യാൻ ടീം അവരുടെ ശ്രദ്ധാപൂർവം തയ്യാറാക്കിയ സാമ്പിളുകൾ ഉപയോഗിച്ചു.ഏത് ശക്തികളാണ് പ്രവർത്തിക്കുന്നതെന്ന് നന്നായി മനസ്സിലാക്കാൻ അവർ കമ്പ്യൂട്ടർ സിമുലേഷനുകളും സൃഷ്ടിച്ചു.

അടിസ്ഥാന ഭൗതികശാസ്ത്രത്തെക്കുറിച്ചുള്ള നമ്മുടെ അറിവ് വികസിപ്പിക്കുന്നതിനൊപ്പം, ഈ ദൈർഘ്യത്തിലും സമയ സ്കെയിലുകളിലും കാന്തികത എങ്ങനെ പ്രവർത്തിക്കുന്നുവെന്ന് മനസ്സിലാക്കുന്നത് ഭാവിയിലെ ഉപകരണങ്ങൾ സൃഷ്ടിക്കുന്നതിന് സഹായകമാകും.

മാഗ്നെറ്റിസം ഇതിനകം തന്നെ ഡാറ്റ സംഭരണത്തിനായി ഉപയോഗിക്കുന്നു, എന്നാൽ ഗവേഷകർ ഇപ്പോൾ അത് കൂടുതൽ ചൂഷണം ചെയ്യാനുള്ള വഴികൾ തേടുകയാണ്.ഉദാഹരണത്തിന്, ഒരു മൈക്രോമാഗ്നറ്റിൻ്റെ വോർട്ടക്‌സ് കോറിൻ്റെയും ഡൊമെയ്‌നുകളുടെയും കാന്തിക ഓറിയൻ്റേഷനുകൾ, ഒരുപക്ഷെ, 0സെക്കിൻ്റെയും 1സെൻ്റിൻ്റെയും രൂപത്തിൽ വിവരങ്ങൾ എൻകോഡ് ചെയ്യാൻ ഉപയോഗിച്ചേക്കാം.

ആൻറി-ഫെറോ മാഗ്നറ്റിക് മെറ്റീരിയലുകൾ ഉപയോഗിച്ച് ഈ പ്രവർത്തനം ആവർത്തിക്കാനാണ് ഗവേഷകർ ഇപ്പോൾ ലക്ഷ്യമിടുന്നത്, അവിടെ വ്യക്തിഗത കാന്തിക നിമിഷങ്ങളുടെ മൊത്തം പ്രഭാവം ഇല്ലാതാകുന്നു.കമ്പ്യൂട്ടിംഗിൻ്റെ കാര്യത്തിൽ ഇവ വാഗ്ദാനമാണ് - സിദ്ധാന്തത്തിൽ, കുറച്ച് ഊർജ്ജം ആവശ്യമുള്ള ഉപകരണങ്ങൾ നിർമ്മിക്കാൻ ആൻ്റി-ഫെറോ മാഗ്നറ്റിക് മെറ്റീരിയലുകൾ ഉപയോഗിക്കാം, പവർ നഷ്ടപ്പെടുമ്പോൾ പോലും സ്ഥിരമായി നിലനിൽക്കും - പക്ഷേ അവ ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്ന സിഗ്നലുകൾ വളരെ ദുർബലമായിരിക്കും എന്നതിനാൽ അന്വേഷിക്കുന്നത് വളരെ ബുദ്ധിമുട്ടാണ്. .

ആ വെല്ലുവിളി ഉണ്ടായിരുന്നിട്ടും, ഫോൾവെൻ ശുഭാപ്തിവിശ്വാസിയാണ്."ഞങ്ങൾക്ക് സാമ്പിളുകൾ നിർമ്മിക്കാനും എക്സ്-റേ ഉപയോഗിച്ച് അവയിലൂടെ നോക്കാനും കഴിയുമെന്ന് കാണിച്ച് ഞങ്ങൾ ആദ്യത്തെ ഗ്രൗണ്ട് കവർ ചെയ്തു," അദ്ദേഹം പറയുന്നു."ആൻ്റി-ഫെറോ മാഗ്നറ്റിക് മെറ്റീരിയലിൽ നിന്ന് മതിയായ സിഗ്നൽ ലഭിക്കുന്നതിന് ഉയർന്ന നിലവാരമുള്ള സാമ്പിളുകൾ നിർമ്മിക്കാൻ കഴിയുമോ എന്ന് നോക്കുക എന്നതാണ് അടുത്ത ഘട്ടം."