சிறிய காந்தங்களின் உள் செயல்பாடுகளைப் பார்க்க ஒரு புதிய வழி.

NTNU இன் ஆராய்ச்சியாளர்கள் மிகவும் பிரகாசமான எக்ஸ்-கதிர்களின் உதவியுடன் திரைப்படங்களை உருவாக்குவதன் மூலம் சிறிய அளவில் காந்தப் பொருட்களின் மீது வெளிச்சம் போட்டுக் காட்டுகின்றனர்.

NTNUவின் மின்னணு அமைப்புகள் துறையின் ஆக்சைடு மின்னணு குழுவின் இணை இயக்குநரான எரிக் ஃபோல்வன் மற்றும் NTNU மற்றும் பெல்ஜியத்தில் உள்ள கென்ட் பல்கலைக்கழகத்தின் சக ஊழியர்கள், வெளிப்புற காந்தப்புலத்தால் தொந்தரவு செய்யப்படும்போது மெல்லிய-படல நுண் காந்தங்கள் எவ்வாறு மாறுகின்றன என்பதைப் பார்க்க புறப்பட்டனர். NTNU நானோ மற்றும் நார்வே ஆராய்ச்சி கவுன்சிலால் ஓரளவு நிதியளிக்கப்பட்ட இந்தப் பணி, இயற்பியல் மதிப்பாய்வு ஆராய்ச்சி இதழில் வெளியிடப்பட்டது.

சிறிய காந்தங்கள்

சோதனைகளில் பயன்படுத்தப்படும் சிறிய சதுர காந்தங்களை ஐனார் ஸ்டாண்டல் டிகெர்னெஸ் கண்டுபிடித்தார்.

NTNU Ph.D. வேட்பாளர் Einar Standal Digernes உருவாக்கிய சிறிய சதுர காந்தங்கள், இரண்டு மைக்ரோமீட்டர் அகலம் மட்டுமே கொண்டவை மற்றும் நான்கு முக்கோண களங்களாகப் பிரிக்கப்பட்டுள்ளன, ஒவ்வொன்றும் காந்தங்களைச் சுற்றி கடிகார திசையில் அல்லது எதிர் கடிகார திசையில் சுட்டிக்காட்டும் வெவ்வேறு காந்த நோக்குநிலையைக் கொண்டுள்ளன.

சில காந்தப் பொருட்களில், அணுக்களின் சிறிய குழுக்கள் டொமைன்கள் எனப்படும் பகுதிகளாக ஒன்றிணைகின்றன, இதில் அனைத்து எலக்ட்ரான்களும் ஒரே காந்த நோக்குநிலையைக் கொண்டுள்ளன.

NTNU காந்தங்களில், இந்த களங்கள் ஒரு மையப் புள்ளியில் சந்திக்கின்றன - சுழல் மையத்தில் - அங்கு காந்தத் திருப்புத்திறன் பொருளின் தளத்திற்கு நேரடியாக உள்ளே அல்லது வெளியே சுட்டிக்காட்டுகிறது.

"நாம் ஒரு காந்தப்புலத்தைப் பயன்படுத்தும்போது, ​​இந்த டொமைன்களில் அதிகமானவை ஒரே திசையை நோக்கிச் செல்லும்" என்று ஃபோல்வன் கூறுகிறார். "அவை வளரலாம், சுருங்கலாம், பின்னர் அவை ஒன்றோடொன்று ஒன்றிணையலாம்."

ஒளியின் வேகத்தில் கிட்டத்தட்ட எலக்ட்ரான்கள்

இது நடப்பதைப் பார்ப்பது எளிதல்ல. ஆராய்ச்சியாளர்கள் தங்கள் நுண் காந்தங்களை பெர்லினில் உள்ள BESSY II எனப்படும் 80 மீ அகலமுள்ள டோனட் வடிவ ஒத்திசைவுக்கு எடுத்துச் சென்றனர், அங்கு எலக்ட்ரான்கள் ஒளியின் வேகத்தில் பயணிக்கும் வரை துரிதப்படுத்தப்படுகின்றன. வேகமாக நகரும் எலக்ட்ரான்கள் பின்னர் மிகவும் பிரகாசமான எக்ஸ்-கதிர்களை வெளியிடுகின்றன.

"நாங்கள் இந்த எக்ஸ்-கதிர்களை எடுத்து எங்கள் நுண்ணோக்கியில் ஒளியாகப் பயன்படுத்துகிறோம்," என்கிறார் ஃபோல்வன்.

எலக்ட்ரான்கள் இரண்டு நானோ வினாடிகளால் பிரிக்கப்பட்ட கொத்துக்களில் சின்க்ரோட்ரானைச் சுற்றி பயணிப்பதால், அவை வெளியிடும் எக்ஸ்-கதிர்கள் துல்லியமான துடிப்புகளில் வருகின்றன.

ஒரு ஸ்கேனிங் டிரான்ஸ்மிஷன் எக்ஸ்-ரே நுண்ணோக்கி, அல்லது STXM, அந்த எக்ஸ்-கதிர்களை எடுத்து, பொருளின் காந்த அமைப்பின் ஸ்னாப்ஷாட்டை உருவாக்குகிறது. இந்த ஸ்னாப்ஷாட்களை ஒன்றாக இணைப்பதன் மூலம், ஆராய்ச்சியாளர்கள் அடிப்படையில் மைக்ரோகாந்தம் காலப்போக்கில் எவ்வாறு மாறுகிறது என்பதைக் காட்டும் ஒரு திரைப்படத்தை உருவாக்க முடியும்.

STXM இன் உதவியுடன், ஃபோல்வனும் அவரது சகாக்களும் தங்கள் நுண் காந்தங்களை ஒரு காந்தப்புலத்தை உருவாக்கும் மின்னோட்டத்தின் துடிப்புடன் தொந்தரவு செய்தனர், மேலும் களங்கள் வடிவம் மாறுவதையும் சுழல் மையமானது மையத்திலிருந்து நகர்வதையும் கண்டனர்.

"உங்களிடம் ஒரு மிகச் சிறிய காந்தம் உள்ளது, பின்னர் நீங்கள் அதைக் குத்தி, அது மீண்டும் நிலைபெறும்போது அதைப் படம்பிடிக்க முயற்சிக்கிறீர்கள்," என்று அவர் கூறுகிறார். பின்னர், மையமானது நடுப்பகுதிக்குத் திரும்புவதைக் கண்டார்கள் - ஆனால் ஒரு நேர்கோட்டில் அல்ல, ஒரு வளைந்த பாதையில்.

"அது மையத்திற்குத் திரும்பி நடனமாடுவது போல் இருக்கும்" என்கிறார் ஃபோல்வன்.

ஒரு சீட்டு, அது முடிந்துவிட்டது.

ஏனென்றால் அவர்கள் எபிடாக்சியல் பொருட்களைப் படிக்கிறார்கள், அவை ஆராய்ச்சியாளர்கள் பொருளின் பண்புகளை மாற்றியமைக்க அனுமதிக்கும் ஒரு அடி மூலக்கூறின் மேல் உருவாக்கப்படுகின்றன, ஆனால் ஒரு STXM இல் எக்ஸ்-கதிர்களைத் தடுக்கும்.

NTNU நானோ லேபில் பணிபுரிந்த ஆராய்ச்சியாளர்கள், அதன் காந்த பண்புகளைப் பாதுகாக்க தங்கள் நுண் காந்தத்தை கார்பன் அடுக்கின் கீழ் புதைப்பதன் மூலம் அடி மூலக்கூறு சிக்கலைத் தீர்த்தனர்.

பின்னர் அவர்கள் கவனமாகவும் துல்லியமாகவும் அடி மூலக்கூறை காலியம் அயனிகளின் ஒரு குவிமையக் கற்றை மூலம் மிக மெல்லிய அடுக்கு மட்டுமே எஞ்சியிருக்கும் வரை அகற்றினர். இந்த கடினமான செயல்முறை ஒரு மாதிரிக்கு எட்டு மணிநேரம் ஆகலாம் - மேலும் ஒரு முறை தவறி விழுந்தால் பேரழிவு ஏற்படலாம்.

"முக்கியமான விஷயம் என்னவென்றால், நீங்கள் காந்தத்தன்மையைக் கொன்றுவிட்டால், நாங்கள் பெர்லினில் உட்காரும் வரை அது எங்களுக்குத் தெரியாது," என்று அவர் கூறுகிறார். "நிச்சயமாக, ஒன்றுக்கு மேற்பட்ட மாதிரிகளைக் கொண்டு வருவதுதான் தந்திரம்."

அடிப்படை இயற்பியலில் இருந்து எதிர்கால சாதனங்கள் வரை

அதிர்ஷ்டவசமாக அது வேலை செய்தது, மேலும் அந்தக் குழு கவனமாக தயாரிக்கப்பட்ட மாதிரிகளைப் பயன்படுத்தி, நுண் காந்தத்தின் களங்கள் காலப்போக்கில் எவ்வாறு வளர்ந்து சுருங்குகின்றன என்பதை விளக்கப்படமாக்கியது. எந்த சக்திகள் செயல்படுகின்றன என்பதை நன்கு புரிந்துகொள்ள கணினி உருவகப்படுத்துதல்களையும் அவர்கள் உருவாக்கினர்.

அடிப்படை இயற்பியல் பற்றிய நமது அறிவை மேம்படுத்துவதோடு, இந்த நீளம் மற்றும் நேர அளவுகளில் காந்தவியல் எவ்வாறு செயல்படுகிறது என்பதைப் புரிந்துகொள்வது எதிர்கால சாதனங்களை உருவாக்குவதில் உதவியாக இருக்கும்.

தரவு சேமிப்பிற்கு காந்தவியல் ஏற்கனவே பயன்படுத்தப்படுகிறது, ஆனால் ஆராய்ச்சியாளர்கள் தற்போது அதை மேலும் சுரண்டுவதற்கான வழிகளைத் தேடுகின்றனர். எடுத்துக்காட்டாக, ஒரு மைக்ரோகாந்தத்தின் சுழல் மையத்தின் காந்த நோக்குநிலைகள் மற்றும் களங்கள், 0கள் மற்றும் 1கள் வடிவில் தகவல்களை குறியாக்கப் பயன்படுத்தப்படலாம்.

ஆராய்ச்சியாளர்கள் இப்போது இந்த வேலையை ஃபெரோ காந்த எதிர்ப்புப் பொருட்களுடன் மீண்டும் செய்ய இலக்கு வைத்துள்ளனர், அங்கு தனிப்பட்ட காந்தத் தருணங்களின் நிகர விளைவு ரத்து செய்யப்படுகிறது. கணினியைப் பொறுத்தவரை இவை நம்பிக்கைக்குரியவை - கோட்பாட்டளவில், குறைந்த ஆற்றல் தேவைப்படும் மற்றும் மின்சாரம் இழந்தாலும் நிலையாக இருக்கும் சாதனங்களை உருவாக்க ஃபெரோ காந்த எதிர்ப்புப் பொருட்கள் பயன்படுத்தப்படலாம் - ஆனால் அவை உருவாக்கும் சமிக்ஞைகள் மிகவும் பலவீனமாக இருப்பதால் ஆராய்வது மிகவும் தந்திரமானது.

அந்த சவாலை மீறி, ஃபோல்வன் நம்பிக்கையுடன் இருக்கிறார். "எக்ஸ்-கதிர்கள் மூலம் மாதிரிகளை உருவாக்கி அவற்றைப் பார்க்க முடியும் என்பதைக் காண்பிப்பதன் மூலம் முதல் நிலையை நாங்கள் உள்ளடக்கியுள்ளோம்," என்று அவர் கூறுகிறார். "அடுத்த கட்டமாக, ஃபெரோ காந்த எதிர்ப்புப் பொருளிலிருந்து போதுமான சமிக்ஞையைப் பெற போதுமான உயர்தர மாதிரிகளை உருவாக்க முடியுமா என்பதைப் பார்ப்பது இருக்கும்."