א נייער וועג צו קוקן אויף די אינערלעכע ארבעט פון קליינע מאַגנעטן

פֿאָרשער פֿון NTNU באַלויכטן מאַגנעטישע מאַטעריאַלן אין קליינע מאָסשטאַבן דורך שאַפֿן פֿילמען מיט דער הילף פֿון עטלעכע גאָר העלע X-שטראַלן.

עריק פאָלווען, מיט-דירעקטאָר פון דער אָקסייד עלעקטראָניק גרופּע אין NTNU'ס דעפּאַרטמענט פון עלעקטראָנישע סיסטעמען, און קאָלעגן פון NTNU און גענט אוניווערסיטעט אין בעלגיע האָבן זיך אַרויסגעלאָזט צו זען ווי דין-פילם מיקראָמאַגנעטן טוישן זיך ווען זיי ווערן געשטערט דורך אַן אויסערלעכן מאַגנעטישן פעלד. די אַרבעט, טיילווייז פינאַנצירט דורך NTNU נאַנאָ און דעם פאָרשונג ראַט פון נאָרוועגיע, איז פאַרעפֿנטלעכט געוואָרן אין דער זשורנאַל Physical Review Research.

קליינע מאַגנעטן

איינאַר סטאַנדאַל דיגערנעס האָט אויסגעטראַכט די קליינע קוואַדראַטישע מאַגנעטן וואָס מען האָט געניצט אין די עקספּערימענטן.

די קליינע קוואַדראַטישע מאַגנעטן, באשאפן דורך NTNU דאָקטאָראַנט קאַנדידאַט איינאַר סטאַנדאַל דיגערנעס, זענען בלויז צוויי מיקראָמעטער ברייט און צעטיילט אין פיר דרייעקיקע דאָמעינען, יעדער מיט אַן אַנדער מאַגנעטישע אָריענטאַציע וואָס ווייזט זייגער-ווייז אָדער אַנטי-זייגער-ווייז אַרום די מאַגנעטן.

אין געוויסע מאַגנעטישע מאַטעריאַלן, פֿאַרבינדן זיך קלענערע גרופּעס פֿון אַטאָמען אין געביטן גערופֿן דאָמעינען, אין וועלכע אַלע עלעקטראָנען האָבן די זעלבע מאַגנעטישע אָריענטאַציע.

אין די NTNU מאַגנעטן, טרעפן זיך די דאָמעינען אין אַ צענטראלן פּונקט - דעם וואָרטעקס קערן - וואו דער מאַגנעטישער מאָמענט ווײַזט גלייך אַרײַן אָדער אַרויס פֿון דער פלאַך פֿונעם מאַטעריאַל.

"ווען מיר לייגן אן א מאַגנעטישן פעלד, וועלן מער און מער פון די דאמעינען ווייזן אין דער זעלבער ריכטונג," זאגט פאָלווען. "זיי קענען וואַקסן און זיי קענען זיך פארקלענערן, און דערנאָך קענען זיי זיך צוזאַמענשמיידלען איינער מיטן אַנדערן."

עלעקטראָנען כּמעט מיט דער גיכקייט פון ליכט

צו זען דאָס פּאַסירן איז נישט גרינג. די פֿאָרשער האָבן גענומען זייערע מיקראָמאַגנעטן צו אַ 80 מעטער ברייטן דאָונאַט-פֿאָרמיגן סינקראָטראָן, באַקאַנט ווי BESSY II, אין בערלין, וואו עלעקטראָנען ווערן אַקסעלערירט ביז זיי רייזן כּמעט מיט דער גיכקייט פֿון ליכט. יענע שנעל-באַוועגלעכע עלעקטראָנען שיקן דאַן אַרויס גאָר העלע X-שטראַלן.

"מיר נעמען די רענטגן-שטראַלן און ניצן זיי ווי די ליכט אין אונדזער מיקראָסקאָפּ," זאגט פאָלווען.

ווײַל עלעקטראָנען פֿאָרן אַרום דעם סינטשראָטראָן אין בינטלעך געטיילט דורך צוויי נאַנאָסעקונדעס, קומען די X-שטראַלן וואָס זיי אַרויסגעבן אין פּינקטלעכע פּולסן.

א סקענירנדיקער טראַנסמיסיע רענטגן מיקראָסקאָפּ, אדער STXM, נעמט די רענטגן-שטראַלן צו שאַפֿן אַ בילד פֿון דער מאַגנעטישער סטרוקטור פֿונעם מאַטעריאַל. דורך צוזאַמענשטעלן די בילדער, קענען די פֿאָרשער אין עיקר שאַפֿן אַ פֿילם וואָס ווײַזט ווי דער מיקראָמאַגנעט ענדערט זיך מיט דער צײַט.

מיט דער הילף פון די STXM, האבן פאָלווען און זיינע קאָלעגן געשטערט זייערע מיקראָמאַגנעטן מיט אַ פּולס פון קראַנט וואָס האָט דזשענערירט אַ מאַגנעטיש פעלד, און געזען ווי די דאָמעינען טוישן פאָרעם און דער וואָרטעקס קערן באַוועגן זיך פון צענטער.

"איר האָט אַ זייער קליינעם מאַגנעט, און דאַן שטעכט איר עס און פּרוּווט עס צו פֿאָרשטעלן ווי עס זעצט זיך ווידער," זאָגט ער. דערנאָך האָבן זיי געזען ווי דער קערן קומט צוריק אין מיטן — אָבער אויף אַ ווינדיקן וועג, נישט אויף אַ גלייכער ליניע.

"עס וועט עפעס צוריקטאנצן צום צענטער," זאגט פאָלווען.

איין גליטש און ס'איז פארטיג

דאָס איז ווײַל זיי שטודירן עפּיטאַקסיאַל מאַטעריאַלן, וואָס ווערן באשאפן אויף אַ סאַבסטראַט וואָס ערלויבט פאָרשער צו טוישן די אייגנשאַפטן פון דעם מאַטעריאַל, אָבער וואָלטן בלאָקירט די X-שטראַלן אין אַ STXM.

ארבעטנדיק אין NTNU NanoLab, האבן די פארשער געלייזט דאס סובסטראט פראבלעם דורך באגראבן זייער מיקראמאגנעט אונטער א שיכט פון קוילן-שטאף צו באשיצן זיינע מאגנעטישע אייגנשאפטן.

דערנאך האבן זיי פארזיכטיק און פּינקטלעך אָפּגעשניטן דעם סאַבסטראַט אונטער מיט אַ פאָקוסירטן שטראַל פון גאַליום יאָנען ביז נאָר אַ זייער דין שיכט איז געבליבן. דער שווערער פּראָצעס קען נעמען אַכט שעה פּער מוסטער - און איין טעות קען מיינען אַ קאַטאַסטראָפע.

"דאָס קריטישע איז, אַז אויב איר הרגעט דעם מאַגנעטיזם, וועלן מיר דאָס נישט וויסן איידער מיר זיצן אין בערלין," זאָגט ער. "דער טריק איז, פֿאַרשטייט זיך, צו ברענגען מער ווי איין מוסטער."

פֿון פֿונדאַמענטאַלער פֿיזיק ביז צוקונפֿטיקע דעוויסעס

צומ גליק האט עס געארבעט, און די מאַנשאַפֿט האט גענוצט זייערע קערפֿול צוגעגרייטע מוסטערן צו טשאַרטן ווי די מיקראָמאַגנעט'ס דאָמעינען וואַקסן און שרינקען זיך איבער צייט. זיי האָבן אויך באַשאַפֿן קאָמפּיוטער סימולאַציעס צו בעסער פֿאַרשטיין וועלכע כוחות זענען געווען אין אַרבעט.

אזוי ווי פארבעסערן אונזער וויסן פון פונדאמענטאלער פיזיק, קען פארשטיין ווי מאגנעטיזם ארבעט ביי די לענג און צייט סקאלעס זיין נוצלעך אין שאפן צוקונפטיגע דעווייסעס.

מאַגנעטיזם ווערט שוין גענוצט פֿאַר דאַטן סטאָרידזש, אָבער פֿאָרשער זוכן איצט וועגן צו עס ווייטער אויסנוצן. די מאַגנעטישע אָריענטאַציעס פֿון דעם וואָרטעקס קערן און דאָמעינען פֿון אַ מיקראָמאַגנעט, למשל, קענען אפשר גענוצט ווערן צו קאָדירן אינפֿאָרמאַציע אין דער פֿאָרעם פֿון 0s און 1s.

די פֿאָרשער צילן איצט צו איבערחזרן די אַרבעט מיט אַנטי-פֿעראָמאַגנעטישע מאַטעריאַלן, וואו דער נעץ-עפֿעקט פֿון די יחידישע מאַגנעטישע מאָמענטן קענסלט זיך אויס. די זענען פֿאַרשפּרעכנדיק ווען עס קומט צו קאָמפּיוטינג - אין טעאָריע, קען מען ניצן אַנטי-פֿעראָמאַגנעטישע מאַטעריאַלן צו מאַכן דעוויסעס וואָס דאַרפֿן ווייניק ענערגיע און בלייבן סטאַביל אפילו ווען מאַכט גייט פֿאַרלוירן - אָבער אַ סך שווערער צו אויספֿאָרשן ווייל די סיגנאַלן וואָס זיי פּראָדוצירן וועלן זיין פֿיל שוואַכער.

טראָץ דעם שוועריקייט, איז פאָלווען אָפּטימיסטיש. "מיר האָבן שוין באַדעקט דעם ערשטן טייל דורך ווייַזן אַז מיר קענען מאַכן מוסטערן און דורכקוקן זיי מיט X-שטראַלן," זאָגט ער. "דער ווייַטער שריט וועט זיין צו זען צי מיר קענען מאַכן מוסטערן פון גענוג הויך קוואַליטעט צו באַקומען גענוג סיגנאַל פון אַן אַנטי-פעראָמאַגנעטישן מאַטעריאַל."