အလွန်သေးငယ်သော သံလိုက်များ၏ အတွင်းပိုင်းလုပ်ဆောင်ချက်များကို ကြည့်ရှုရန် နည်းလမ်းသစ်တစ်ခု

NTNU မှ သုတေသီများသည် အလွန်တောက်ပသော X-ray များ၏အကူအညီဖြင့် ရုပ်ရှင်များကို ဖန်တီးခြင်းဖြင့် သံလိုက်ပစ္စည်းများကို အရွယ်အစားသေးငယ်စွာဖြင့် အလင်းပြနေကြသည်။

NTNU ၏ အီလက်ထရွန်းနစ်စနစ်ဌာနမှ အောက်ဆိုဒ်အီလက်ထရွန်းနစ်အဖွဲ့၏ တွဲဖက်ဒါရိုက်တာ Erik Folven နှင့် ဘယ်လ်ဂျီယံနိုင်ငံရှိ NTNU နှင့် Ghent တက္ကသိုလ်မှ လုပ်ဖော်ကိုင်ဖက်များသည် အပြင်ဘက်သံလိုက်စက်ကွင်းတစ်ခု၏ နှောင့်ယှက်မှုကို ခံရသောအခါ အလွှာပါးမိုက်ခရိုသံလိုက်များ မည်သို့ပြောင်းလဲသွားသည်ကို ကြည့်ရှုရန် စတင်ခဲ့ကြသည်။ NTNU Nano နှင့် နော်ဝေသုတေသနကောင်စီမှ တစ်စိတ်တစ်ပိုင်းရန်ပုံငွေထောက်ပံ့ထားသော ဤလုပ်ငန်းကို Physical Review Research ဂျာနယ်တွင် ဖော်ပြခဲ့သည်။

သေးငယ်သော သံလိုက်များ

Einar Standal Digernes သည် စမ်းသပ်ချက်များတွင် အသုံးပြုသည့် သေးငယ်သော လေးထောင့်သံလိုက်များကို တီထွင်ခဲ့သည်။

NTNU Ph.D. ဘွဲ့လွန်ကျောင်းသား Einar Standal Digernes မှ ဖန်တီးထားသော သေးငယ်သော စတုရန်းသံလိုက်များသည် မိုက်ခရိုမီတာနှစ်မီတာသာ အကျယ်ရှိပြီး တြိဂံပုံ ဒိုမိန်းလေးခုအဖြစ် ပိုင်းခြားထားပြီး သံလိုက်များပတ်လည်တွင် နာရီလက်တံလည်ပတ် သို့မဟုတ် နာရီလက်တံဆန့်ကျင်ဘက်သို့ ညွှန်ပြနေသော မတူညီသော သံလိုက်ဦးတည်ချက်ရှိသည်။

သံလိုက်ပစ္စည်းများအချို့တွင်၊ အက်တမ်အုပ်စုငယ်များသည် ဒိုမိန်းများဟုခေါ်သော ဧရိယာများအဖြစ် ပေါင်းစည်းသွားပြီး၊ အီလက်ထရွန်အားလုံးသည် တူညီသော သံလိုက်ဦးတည်ချက်ရှိသည်။

NTNU သံလိုက်များတွင်၊ ဤဒိုမိန်းများသည် ဗဟိုအချက်တစ်ခုဖြစ်သော vortex core တွင် တွေ့ဆုံကြပြီး ထိုနေရာတွင် သံလိုက် moment သည် ပစ္စည်း၏ မျက်နှာပြင်အတွင်း သို့မဟုတ် အပြင်သို့ တိုက်ရိုက်ညွှန်ပြနေသည်။

"ကျွန်ုပ်တို့သည် သံလိုက်စက်ကွင်းတစ်ခုကို အသုံးချသောအခါ၊ ဤဒိုမိန်းများသည် တူညီသောဦးတည်ရာသို့ ပိုမိုညွှန်ပြလာလိမ့်မည်" ဟု Folven က ပြောကြားခဲ့သည်။ "၎င်းတို့သည် ကြီးထွားနိုင်ပြီး ကျုံ့သွားနိုင်သည်၊ ထို့နောက် ၎င်းတို့သည် တစ်ခုနှင့်တစ်ခု ပေါင်းစည်းနိုင်သည်။"

အီလက်ထရွန်များသည် အလင်းအလျင်နီးပါးဖြင့်

ဒီလိုဖြစ်တာကိုမြင်ဖို့ မလွယ်ကူပါဘူး။ သုတေသီတွေဟာ သူတို့ရဲ့ မိုက်ခရိုသံလိုက်တွေကို ဘာလင်မှာရှိတဲ့ BESSY II လို့လူသိများတဲ့ ၈၀ မီတာအကျယ်ရှိတဲ့ ဒိုးနတ်ပုံသဏ္ဍာန် ဆင်ခရိုထရွန်ဆီ ယူဆောင်သွားခဲ့ပြီး အဲဒီမှာ အီလက်ထရွန်တွေကို အလင်းအလျင်နီးပါးနဲ့ ခရီးသွားလာတဲ့အထိ အရှိန်မြှင့်ပေးပါတယ်။ အဲဒီမြန်ဆန်စွာ ရွေ့လျားနေတဲ့ အီလက်ထရွန်တွေဟာ အလွန်တောက်ပတဲ့ X-ray တွေကို ထုတ်လွှတ်ပါတယ်။

"ကျွန်ုပ်တို့သည် ဤ X-ray များကိုယူပြီး ကျွန်ုပ်တို့၏ မိုက်ခရိုစကုပ်တွင် အလင်းအဖြစ် အသုံးပြုပါသည်" ဟု Folven က ပြောသည်။

အီလက်ထရွန်များသည် ဆင်ခရိုထရွန်ကို ပတ်ပတ်လည်တွင် နာနိုစက္ကန့်နှစ်စက္ကန့်ခြား၍ အစုလိုက်အပြုံလိုက် ရွေ့လျားကြသောကြောင့် ၎င်းတို့ထုတ်လွှတ်သော X-ray များသည် တိကျသော pulses များဖြင့် ထွက်ပေါ်လာသည်။

စကင်န်ဖတ်ခြင်း ထုတ်လွှင့်သည့် X-ray မိုက်ခရိုစကုပ် သို့မဟုတ် STXM သည် ထို X-ray များကိုယူ၍ ပစ္စည်း၏ သံလိုက်ဖွဲ့စည်းပုံ၏ လျှပ်တစ်ပြက်ပုံကို ဖန်တီးသည်။ ဤလျှပ်တစ်ပြက်များကို ပေါင်းစပ်ခြင်းဖြင့် သုတေသီများသည် မိုက်ခရိုသံလိုက်သည် အချိန်နှင့်အမျှ မည်သို့ပြောင်းလဲသည်ကို ပြသသည့် ရုပ်ရှင်တစ်ကားကို အခြေခံအားဖြင့် ဖန်တီးနိုင်သည်။

STXM ၏အကူအညီဖြင့် Folven နှင့် ၎င်း၏လုပ်ဖော်ကိုင်ဖက်များသည် သံလိုက်စက်ကွင်းတစ်ခုဖြစ်ပေါ်စေသည့် လျှပ်စီးကြောင်းဖြင့် ၎င်းတို့၏ မိုက်ခရိုသံလိုက်များကို နှောင့်ယှက်ခဲ့ပြီး ဒိုမိန်းများပုံသဏ္ဍာန်ပြောင်းလဲသွားပြီး vortex core သည် အလယ်ဗဟိုမှ ရွေ့လျားသွားသည်ကို မြင်တွေ့ခဲ့ရသည်။

"မင်းမှာ အလွန်သေးငယ်တဲ့ သံလိုက်တစ်ခုရှိတယ်၊ ပြီးရင် မင်း ထိုးဖောက်ပြီး ပြန်ကျသွားတာနဲ့ မြင်ယောင်ကြည့်တယ်" လို့ သူက ပြောပါတယ်။ နောက်ပိုင်းမှာ သူတို့ဟာ အလယ်ဗဟိုကို ပြန်ရောက်သွားတာကို မြင်တွေ့ခဲ့ရပါတယ် - ဒါပေမယ့် ဖြောင့်တန်းတဲ့ မျဉ်းကြောင်းမဟုတ်ဘဲ ကွေ့ကောက်တဲ့ လမ်းကြောင်းတစ်လျှောက်ပါ။

"၎င်းသည် အလယ်ဗဟိုသို့ ပြန်လည်ကခုန်လာလိမ့်မည်" ဟု Folven က ပြောသည်။

တစ်ချက်ချော်လိုက်တာနဲ့ ပြီးသွားတာပဲ

အဘယ်ကြောင့်ဆိုသော် ၎င်းတို့သည် epitaxial ပစ္စည်းများကို လေ့လာကြသောကြောင့်ဖြစ်ပြီး၊ ၎င်းတို့ကို သုတေသီများ ပစ္စည်း၏ဂုဏ်သတ္တိများကို ချိန်ညှိနိုင်စေသော်လည်း STXM ရှိ X-ray များကို ပိတ်ဆို့ပေးမည့် substrate တစ်ခု၏ထိပ်တွင် ဖန်တီးထားသောကြောင့်ဖြစ်သည်။

NTNU NanoLab တွင် လုပ်ကိုင်နေစဉ် သုတေသီများသည် ၎င်းတို့၏ မိုက်ခရိုသံလိုက်ကို ကာဗွန်အလွှာတစ်ခုအောက်တွင် မြှုပ်နှံခြင်းဖြင့် အောက်ခံအလွှာပြဿနာကို ဖြေရှင်းခဲ့ပြီး ၎င်း၏ သံလိုက်ဂုဏ်သတ္တိများကို ကာကွယ်ခဲ့သည်။

ထို့နောက် ၎င်းတို့သည် အလွန်ပါးလွှာသောအလွှာတစ်ခုသာ ကျန်ရှိသည်အထိ ဂယ်လီယမ်အိုင်းယွန်းများ၏ အာရုံစူးစိုက်ထားသော ရောင်ခြည်ဖြင့် အောက်ခံအလွှာကို ဂရုတစိုက်နှင့် တိကျစွာ ဖြတ်တောက်ခဲ့ကြသည်။ ပင်ပန်းသောလုပ်ငန်းစဉ်သည် နမူနာတစ်ခုလျှင် ရှစ်နာရီကြာနိုင်ပြီး တစ်ချက်ချော်လဲခြင်းသည် ကပ်ဘေးတစ်ခုဖြစ်စေနိုင်သည်။

"အရေးကြီးတာက သံလိုက်အားကို သတ်လိုက်ရင် ဘာလင်မှာထိုင်ခင်မှာ ဒါကို ကျွန်တော်တို့ မသိနိုင်တော့ဘူး" ဟု သူက ပြောသည်။ "အဓိကအချက်ကတော့ နမူနာတစ်ခုထက်ပိုပြီး ယူလာဖို့ပါပဲ။"

အခြေခံရူပဗေဒမှ အနာဂတ်ကိရိယာများအထိ

ကံကောင်းထောက်မစွာပဲ ဒါက အလုပ်ဖြစ်ပြီး အဖွဲ့ဟာ ဂရုတစိုက်ပြင်ဆင်ထားတဲ့ နမူနာတွေကို အသုံးပြုပြီး မိုက်ခရိုသံလိုက်ရဲ့ ဒိုမိန်းတွေ အချိန်နဲ့အမျှ ဘယ်လိုကြီးထွားပြီး ကျုံ့သွားတယ်ဆိုတာကို ဇယားဆွဲခဲ့ပါတယ်။ ဘယ်လိုအားတွေ အလုပ်လုပ်နေလဲဆိုတာကို ပိုမိုနားလည်နိုင်ဖို့ ကွန်ပျူတာ သရုပ်ဖော်မှုတွေကိုပါ ဖန်တီးခဲ့ကြပါတယ်။

အခြေခံရူပဗေဒဆိုင်ရာ ကျွန်ုပ်တို့၏ အသိပညာကို မြှင့်တင်ခြင်းအပြင်၊ ဤအလျားနှင့် အချိန်စကေးများတွင် သံလိုက်ဓာတ်မည်သို့အလုပ်လုပ်သည်ကို နားလည်ခြင်းသည် အနာဂတ်ကိရိယာများ ဖန်တီးရာတွင် အထောက်အကူဖြစ်စေနိုင်ပါသည်။

သံလိုက်အားကို ဒေတာသိမ်းဆည်းရန်အတွက် အသုံးပြုနေပြီဖြစ်သော်လည်း သုတေသီများသည် ၎င်းကို ပိုမိုအသုံးချနိုင်ရန် နည်းလမ်းများကို ရှာဖွေနေကြသည်။ ဥပမာအားဖြင့်၊ မိုက်ခရိုသံလိုက်၏ vortex core နှင့် domain များ၏ သံလိုက်ဦးတည်ချက်များသည် 0 နှင့် 1 ပုံစံဖြင့် အချက်အလက်များကို encode လုပ်ရန် အသုံးပြုနိုင်ပါသည်။

သုတေသီများသည် ယခုအခါ ဤလုပ်ငန်းကို anti-ferromagnetic ပစ္စည်းများဖြင့် ပြန်လည်လုပ်ဆောင်ရန် ရည်ရွယ်ထားပြီး၊ တစ်ဦးချင်း သံလိုက်အခိုက်အတန့်များ၏ အသားတင်အကျိုးသက်ရောက်မှု ပျက်ပြယ်သွားပါသည်။ ၎င်းတို့သည် ကွန်ပျူတာနှင့်ပတ်သက်လာလျှင် အလားအလာကောင်းများဖြစ်သည် - သီအိုရီအရ anti-ferromagnetic ပစ္စည်းများကို စွမ်းအင်အနည်းငယ်သာလိုအပ်ပြီး ပါဝါဆုံးရှုံးသွားသည့်တိုင် တည်ငြိမ်နေစေမည့် စက်ပစ္စည်းများပြုလုပ်ရန် အသုံးပြုနိုင်သည် - သို့သော် ၎င်းတို့ထုတ်လုပ်သော အချက်ပြမှုများသည် ပိုမိုအားနည်းမည်ဖြစ်သောကြောင့် စုံစမ်းစစ်ဆေးရန် ပိုမိုခက်ခဲပါသည်။

ထိုစိန်ခေါ်မှုရှိနေသော်လည်း Folven က အကောင်းမြင်နေဆဲဖြစ်သည်။ “ကျွန်ုပ်တို့သည် နမူနာများပြုလုပ်နိုင်ပြီး X-ray များဖြင့် ကြည့်ရှုနိုင်ကြောင်း ပြသခြင်းဖြင့် ပထမအဆင့်ကို လွှမ်းခြုံနိုင်ခဲ့သည်” ဟု သူက ပြောသည်။ “နောက်တစ်ဆင့်မှာ anti-ferromagnetic ပစ္စည်းမှ လုံလောက်သော အချက်ပြမှုရရှိရန် လုံလောက်သော အရည်အသွေးမြင့် နမူနာများကို ကျွန်ုပ်တို့ ပြုလုပ်နိုင်မလားဆိုတာ ကြည့်ရှုရန်ဖြစ်သည်။”