කුඩා චුම්බකවල අභ්‍යන්තර ක්‍රියාකාරිත්වය දෙස බැලීමට නව ක්‍රමයක්

NTNU හි පර්යේෂකයින් ඉතා දීප්තිමත් X-කිරණ ආධාරයෙන් චිත්‍රපට නිර්මාණය කිරීමෙන් කුඩා පරිමාණයන්ගෙන් චුම්භක ද්‍රව්‍ය මත ආලෝකය විහිදුවමින් සිටිති.

NTNU හි ඉලෙක්ට්‍රොනික පද්ධති දෙපාර්තමේන්තුවේ ඔක්සයිඩ් ඉලෙක්ට්‍රොනික කණ්ඩායමේ සම-අධ්‍යක්ෂ එරික් ෆෝල්වන් සහ බෙල්ජියමේ NTNU සහ ගෙන්ට් විශ්ව විද්‍යාලයේ සගයන් පිටත චුම්භක ක්ෂේත්‍රයකින් බාධා ඇති වූ විට තුනී පටල ක්ෂුද්‍ර චුම්භක වෙනස් වන ආකාරය බැලීමට පිටත් විය. NTNU නැනෝ සහ නෝර්වේ පර්යේෂණ කවුන්සිලය විසින් අර්ධ වශයෙන් අරමුදල් සපයන ලද මෙම කාර්යය භෞතික සමාලෝචන පර්යේෂණ සඟරාවේ ප්‍රකාශයට පත් කරන ලදී.

කුඩා චුම්බක

අත්හදා බැලීම් සඳහා භාවිතා කරන ලද කුඩා හතරැස් චුම්බක අයිනාර් ස්ටෑන්ඩල් ඩිගර්නස් විසින් සොයා ගන්නා ලදී.

NTNU Ph.D. අපේක්ෂක Einar Standal Digernes විසින් නිර්මාණය කරන ලද කුඩා හතරැස් චුම්බක, මයික්‍රෝමීටර දෙකක් පමණක් පළල වන අතර ත්‍රිකෝණාකාර වසම් හතරකට බෙදා ඇත, ඒ සෑම එකක්ම චුම්බක වටා දක්ෂිණාවර්තව හෝ ප්‍රතිවිරුද්ධ දිශාවට යොමු වන වෙනස් චුම්භක දිශානතියක් ඇත.

ඇතැම් චුම්භක ද්‍රව්‍යවල, කුඩා පරමාණු කාණ්ඩ එකට එකතු වී වසම් ලෙස හැඳින්වෙන ප්‍රදේශවලට බැඳී ඇති අතර, එහිදී සියලුම ඉලෙක්ට්‍රෝන එකම චුම්භක දිශානතියක් ඇත.

NTNU චුම්බක වලදී, මෙම වසම් මධ්‍ය ලක්ෂ්‍යයක - සුළි හරයේ - හමුවෙයි, එහිදී චුම්භක මොහොත ද්‍රව්‍යයේ තලයට හෝ ඉන් පිටතට සෘජුවම යොමු වේ.

"අපි චුම්භක ක්ෂේත්‍රයක් යොදන විට, මෙම වසම් වැඩි වැඩියෙන් එකම දිශාවට යොමු වනු ඇත," ෆෝල්වන් පවසයි. "ඒවා වර්ධනය විය හැකි අතර හැකිලී යා හැකි අතර පසුව ඒවා එකිනෙක ඒකාබද්ධ විය හැකිය."

ඉලෙක්ට්‍රෝන ආලෝකයේ වේගයෙන් ආසන්න වශයෙන්

මෙය සිදුවන බව දැකීම පහසු නැත. පර්යේෂකයන් ඔවුන්ගේ ක්ෂුද්‍ර චුම්භක බර්ලිනයේ BESSY II ලෙස හඳුන්වන මීටර් 80ක් පළල ඩෝනට් හැඩැති සමමුහුර්තකරණයකට ගෙන ගිය අතර එහිදී ඉලෙක්ට්‍රෝන ආලෝකයේ වේගයෙන් ගමන් කරන තෙක් වේගවත් වේ. වේගයෙන් චලනය වන එම ඉලෙක්ට්‍රෝන පසුව අතිශයින් දීප්තිමත් X-කිරණ නිකුත් කරයි.

"අපි මේ එක්ස් කිරණ අරගෙන අපේ අන්වීක්ෂයේ ආලෝකය ලෙස භාවිතා කරනවා," ෆෝල්වන් පවසයි.

ඉලෙක්ට්‍රෝන නැනෝ තත්පර දෙකකින් වෙන් කරන ලද පොකුරු වශයෙන් සමමුහුර්තකය වටා ගමන් කරන නිසා, ඒවා නිකුත් කරන X-කිරණ නිරවද්‍ය ස්පන්දනවලින් පැමිණේ.

ස්කෑනිං සම්ප්‍රේෂණ එක්ස් කිරණ අන්වීක්ෂයක් හෙවත් STXM, එම එක්ස් කිරණ රැගෙන ද්‍රව්‍යයේ චුම්භක ව්‍යුහයේ සැණෙපොතක් නිර්මාණය කරයි. මෙම සැණෙපොත් එකට මැසීමෙන්, පර්යේෂකයන්ට කාලයත් සමඟ ක්ෂුද්‍ර චුම්භකය වෙනස් වන ආකාරය පෙන්වන චිත්‍රපටයක් නිර්මාණය කළ හැකිය.

STXM ආධාරයෙන්, ෆෝල්වන් සහ ඔහුගේ සගයන් චුම්භක ක්ෂේත්‍රයක් ජනනය කරන ධාරාවේ ස්පන්දනයකින් ඔවුන්ගේ ක්ෂුද්‍ර චුම්භක කැළඹූ අතර, වසම්වල හැඩය වෙනස් වන අතර සුළි හරය මධ්‍යයේ සිට චලනය වන ආකාරය දුටුවේය.

"ඔබට ඉතා කුඩා චුම්බකයක් තිබෙනවා, ඉන්පසු ඔබ එය සිදුරු කර එය නැවත තැන්පත් වන විට එය නිරූපණය කිරීමට උත්සාහ කරනවා," ඔහු පවසයි. පසුව, ඔවුන් දුටුවේ හරය මැදට නැවත පැමිණෙන බවයි - නමුත් සරල රේඛාවක් නොව වංගු සහිත මාර්ගයක් ඔස්සේ.

"එය යම් ආකාරයකින් මැදට නටනු ඇත," ෆෝල්වන් පවසයි.

එක ලිස්සුවොත් ඉවරයි

ඒ ඔවුන් පර්යේෂකයන්ට ද්‍රව්‍යයේ ගුණාංග වෙනස් කිරීමට ඉඩ සලසන උපස්ථරයක් මත නිර්මාණය කරන ලද එපිටැක්සියල් ද්‍රව්‍ය අධ්‍යයනය කරන නිසා, නමුත් STXM හි X-කිරණ අවහිර කරයි.

NTNU NanoLab හි සේවය කරමින්, පර්යේෂකයන් ඔවුන්ගේ ක්ෂුද්‍ර චුම්භකයේ චුම්භක ගුණාංග ආරක්ෂා කිරීම සඳහා කාබන් තට්ටුවක් යට වළලමින් උපස්ථර ගැටළුව විසඳා ගත්හ.

ඉන්පසු ඔවුන් ඉතා තුනී ස්ථරයක් පමණක් ඉතිරි වන තෙක් ගැලියම් අයන නාභිගත කදම්භයකින් යටින් ඇති උපස්ථරය ප්‍රවේශමෙන් හා නිවැරදිව කපා දැමූහ. වේදනාකාරී ක්‍රියාවලියට සාම්පලයකට පැය අටක් ගත විය හැකි අතර එක් ලිස්සා යාමක් ව්‍යසනයකට හේතු විය හැකිය.

"තීරණාත්මක දෙය නම්, ඔබ චුම්භකත්වය විනාශ කළහොත්, අපි බර්ලිනයේ වාඩි වන තුරු අපට එය දැනගත නොහැකි වීමයි," ඔහු පවසයි. "ඇත්ත වශයෙන්ම, උපක්‍රමය නම්, එක් සාම්පලයකට වඩා ගෙන ඒමයි."

මූලික භෞතික විද්‍යාවේ සිට අනාගත උපාංග දක්වා

ස්තුතිවන්ත වන්නට එය ක්‍රියාත්මක වූ අතර, කණ්ඩායම ඔවුන්ගේ ප්‍රවේශමෙන් සකස් කරන ලද සාම්පල භාවිතා කරමින් ක්ෂුද්‍ර චුම්භකයේ වසම් කාලයත් සමඟ වර්ධනය වන සහ හැකිලෙන ආකාරය ප්‍රස්ථාරගත කළහ. ක්‍රියාත්මක වන බලවේග මොනවාද යන්න වඩා හොඳින් අවබෝධ කර ගැනීම සඳහා ඔවුන් පරිගණක සමාකරණ ද නිර්මාණය කළහ.

මූලික භෞතික විද්‍යාව පිළිබඳ අපගේ දැනුම දියුණු කිරීමට අමතරව, මෙම දිග හා කාල පරිමාණයන්හි චුම්භකත්වය ක්‍රියා කරන ආකාරය අවබෝධ කර ගැනීම අනාගත උපාංග නිර්මාණය කිරීමේදී උපකාරී විය හැකිය.

දත්ත ගබඩා කිරීම සඳහා චුම්භකත්වය දැනටමත් භාවිතා කර ඇත, නමුත් පර්යේෂකයන් දැනට එය තවදුරටත් සූරාකෑමට ක්‍රම සොයමින් සිටිති. උදාහරණයක් ලෙස, ක්ෂුද්‍ර චුම්භකයක සුළි හරයේ සහ වසම්වල චුම්භක දිශානතිය, 0 සහ 1 ආකාරයෙන් තොරතුරු කේතනය කිරීමට භාවිතා කළ හැකිය.

පර්යේෂකයන් දැන් මෙම කාර්යය ප්‍රති-ෆෙරෝ චුම්භක ද්‍රව්‍ය සමඟ නැවත කිරීමට ඉලක්ක කර ඇති අතර, එහිදී තනි චුම්භක අවස්ථාවන්හි ශුද්ධ බලපෑම අවලංගු වේ. පරිගණකකරණය සම්බන්ධයෙන් මේවා පොරොන්දු වේ - න්‍යායාත්මකව, ප්‍රති-ෆෙරෝ චුම්භක ද්‍රව්‍ය කුඩා ශක්තියක් අවශ්‍ය වන සහ බලය නැති වූ විට පවා ස්ථායීව පවතින උපාංග සෑදීමට භාවිතා කළ හැකිය - නමුත් ඒවා නිපදවන සංඥා බෙහෙවින් දුර්වල වන බැවින් විමර්ශනය කිරීම වඩා දුෂ්කර ය.

එම අභියෝගය තිබියදීත්, ෆෝල්වන් ශුභවාදී ය. "අපට සාම්පල සාදා ඒවා එක්ස් කිරණ මගින් පරීක්ෂා කළ හැකි බව පෙන්වීමෙන් අපි පළමු කරුණ ආවරණය කර ඇත්තෙමු," ඔහු පවසයි. "ඊළඟ පියවර වනුයේ ප්‍රති-ෆෙරෝ චුම්භක ද්‍රව්‍යයකින් ප්‍රමාණවත් සංඥාවක් ලබා ගැනීමට ප්‍රමාණවත් තරම් උසස් තත්ත්වයේ සාම්පල සෑදිය හැකිද යන්න බැලීමයි."