Муҳаққиқони NTNU бо эҷоди филмҳо бо ёрии баъзе нурҳои рентгении хеле дурахшон ба маводҳои магнитӣ дар миқёси хурд равшанӣ меандозанд.
Эрик Фолвен, ҳаммудири гурӯҳи электроникаи оксидӣ дар кафедраи системаҳои электронии NTNU ва ҳамкоронаш аз NTNU ва Донишгоҳи Гент дар Белгия, барои дидани он ки чӣ гуна микромагнитҳои плёнкаи тунук ҳангоми таъсиррасонӣ аз майдони магнитии беруна тағйир меёбанд, сафар карданд. Ин кор, ки қисман аз ҷониби NTNU Nano ва Шӯрои тадқиқотии Норвегия маблағгузорӣ шудааст, дар маҷаллаи Physical Review Research нашр шудааст.
Магнитҳои хурд
Эйнар Стандал Дигернес магнитҳои хурди чоркунҷаеро, ки дар таҷрибаҳо истифода мешуданд, ихтироъ кард.
Магнитҳои хурди чоркунҷа, ки аз ҷониби номзади PhD NTNU Эйнар Стандал Дигернес сохта шудаанд, ҳамагӣ ду микрометр паҳноӣ доранд ва ба чор домени секунҷа тақсим шудаанд, ки ҳар кадоме самти гуногуни магнитӣ доранд, ки дар атрофи магнитҳо ба самти ақрабаки соат ё баръакси ақрабаки соат нигаронида шудаанд.
Дар баъзе маводҳои магнитӣ, гурӯҳҳои хурдтари атомҳо ба минтақаҳое бо номи доменҳо муттаҳид мешаванд, ки дар онҳо ҳамаи электронҳо самти магнитии якхела доранд.
Дар магнитҳои NTNU, ин доменҳо дар нуқтаи марказӣ - ядрои гирдбод - бо ҳам вомехӯранд, ки дар он ҷо моменти магнитӣ мустақиман дар сатҳи мавод ё берун аз он нишон дода мешавад.
Фолвен мегӯяд: «Вақте ки мо майдони магнитиро истифода мебарем, шумораи бештари ин доменҳо ба як самт нигаронида мешаванд. Онҳо метавонанд афзоиш ёбанд ва сипас метавонанд ба якдигар якҷоя шаванд».
Электронҳо қариб бо суръати рӯшноӣ
Дидани ин кор осон нест. Муҳаққиқон микромагнитҳои худро ба синхротрони шакли донут бо паҳнои 80-метра, ки бо номи BESSY II маъруф аст, дар Берлин бурданд, ки дар он электронҳо то он даме ки қариб бо суръати рӯшноӣ ҳаракат кунанд, суръат мегиранд. Сипас, он электронҳои зудҳаракаткунанда нурҳои хеле дурахшони рентгенӣ мебароранд.
Фолвен мегӯяд: «Мо ин нурҳои рентгениро мегирем ва онҳоро ҳамчун нур дар микроскопи худ истифода мебарем».
Азбаски электронҳо дар атрофи синхротрон дар шакли тӯдаҳое, ки бо ду наносония ҷудо шудаанд, ҳаракат мекунанд, шуоъҳои рентгение, ки онҳо мебароранд, бо импулсҳои дақиқ меоянд.
Микроскопи рентгении интиқолдиҳандаи сканкунӣ ё STXM ин нурҳои рентгениро барои эҷоди акси сохтори магнитии мавод мегирад. Бо дӯхтани ин аксҳо, муҳаққиқон метавонанд филмеро эҷод кунанд, ки нишон медиҳад, ки чӣ гуна микромагнит бо мурури замон тағйир меёбад.
Бо ёрии STXM, Фолвен ва ҳамкоронаш микромагнитҳои худро бо импулси ҷараёне, ки майдони магнитиро ба вуҷуд меорад, халалдор карданд ва диданд, ки доменҳо шакли худро тағйир медиҳанд ва ядрои гирдбод аз марказ ҳаракат мекунад.
«Шумо як магнити хеле хурд доред ва сипас онро сӯрох мекунед ва кӯшиш мекунед, ки онро ҳангоми дубора нишастанаш тасаввур кунед», - мегӯяд ӯ. Баъдтар, онҳо диданд, ки ядро ба мобайн бармегардад - аммо дар роҳи печида, на дар хати рост.
Фолвен мегӯяд: «Он ба марказ рақс мекунад».
Як лағжиш ва тамом
Ин аз он сабаб аст, ки онҳо маводҳои эпитаксиалиро меомӯзанд, ки дар болои субстрат сохта шудаанд, ки ба муҳаққиқон имкон медиҳад хосиятҳои маводро тағир диҳанд, аммо нурҳои рентгениро дар STXM бозмедоранд.
Муҳаққиқон дар NTNU NanoLab кор карда, мушкилоти субстратро бо гӯр кардани микромагнити худ дар зери қабати карбон барои ҳифзи хосиятҳои магнитии он ҳал карданд.
Сипас онҳо бодиққат ва дақиқ қабати зери онро бо нури фокусии ионҳои галлий пора карданд, то он даме ки танҳо як қабати хеле тунук боқӣ монад. Раванди душвор барои як намуна метавонад ҳашт соат тӯл кашад ва як хато метавонад боиси фалокат гардад.
«Муҳимтар аз ҳама, агар шумо магнитизмро аз байн баред, мо инро пеш аз он ки дар Берлин нишинем, намедонем», мегӯяд ӯ. «Албатта, ҳила дар он аст, ки беш аз як намуна биёред».
Аз физикаи асосӣ то дастгоҳҳои оянда
Хушбахтона, он кор кард ва даста аз намунаҳои бодиққат омодашудаи худ истифода бурд, то диаграммаи чӣ гуна афзоиш ва кам шудани доменҳои микромагнитро бо мурури замон нишон диҳад. Онҳо инчунин симулятсияҳои компютериро эҷод карданд, то беҳтар дарк кунанд, ки кадом қувваҳо дар он ҷо кор мекунанд.
Илова бар такмил додани дониши мо дар бораи физикаи асосӣ, фаҳмидани он ки чӣ гуна магнетизм дар ин дарозӣ ва вақт кор мекунад, метавонад дар эҷоди дастгоҳҳои оянда муфид бошад.
Магнетизм аллакай барои нигоҳдории маълумот истифода мешавад, аммо муҳаққиқон айни замон роҳҳои истифодаи минбаъдаи онро меҷӯянд. Масалан, самтҳои магнитии ядрои гирдоб ва доменҳои микромагнитро метавон барои рамзгузории маълумот дар шакли 0 ва 1 истифода бурд.
Муҳаққиқон ҳоло мекӯшанд, ки ин корро бо маводҳои зиддиферромагнитӣ такрор кунанд, ки дар он таъсири холиси лаҳзаҳои магнитии инфиродӣ аз байн меравад. Инҳо дар мавриди ҳисоббарорӣ умедбахшанд - аз рӯи назария, маводҳои зиддиферромагнитӣ метавонанд барои сохтани дастгоҳҳое истифода шаванд, ки энергияи камро талаб мекунанд ва ҳатто ҳангоми аз даст додани барқ устувор мемонанд - аммо таҳқиқи ин хеле душвортар аст, зеро сигналҳои онҳо хеле заифтар хоҳанд буд.
Бо вуҷуди ин мушкилот, Фолвен хушбин аст. "Мо бо нишон додани он, ки мо метавонем намунаҳо гирем ва онҳоро бо рентген тафтиш кунем, қадами аввалро тай кардем", мегӯяд ӯ. "Қадами навбатӣ ин аст, ки бубинем, ки оё мо метавонем намунаҳои ба қадри кофӣ баландсифатро барои гирифтани сигнали кофӣ аз маводи зиддиферромагнитӣ истеҳсол кунем."
Вақти нашр: 10 майи соли 2021