Àwọn olùwádìí láti NTNU ń tan ìmọ́lẹ̀ sí àwọn ohun èlò mànàmáná ní àwọn ìwọ̀n kékeré nípa ṣíṣe àwọn fíìmù pẹ̀lú ìrànlọ́wọ́ àwọn X-ray tó mọ́lẹ̀ gan-an.
Erik Folven, olùdarí àjọ̀gbẹ́ ẹgbẹ́ ẹ̀rọ itanna oxide ní Ẹ̀ka Àwọn Ẹ̀rọ Itanna ti NTNU, àti àwọn ẹlẹgbẹ́ rẹ̀ láti NTNU àti Yunifásítì Ghent ní Belgium bẹ̀rẹ̀ sí í wo bí àwọn micromagnet oní-fíìmù ṣe ń yípadà nígbà tí pápá oofa òde bá yọ lẹ́nu. Iṣẹ́ náà, tí NTNU Nano àti Ìgbìmọ̀ Ìwádìí ti Norway ṣe owó díẹ̀ sí, ni a tẹ̀ jáde nínú ìwé ìròyìn Physical Review Research.
Àwọn mágnẹ́ẹ̀tì kékeré
Einar Standal Digernes ṣe àgbékalẹ̀ àwọn mágnẹ́ẹ̀tì onígun mẹ́rin kéékèèké tí a lò nínú àwọn ìdánwò náà.
Àwọn mágnẹ́ẹ̀tì onígun mẹ́rin kéékèèké náà, tí olùdíje NTNU Ph.D. Einar Standal Digernes ṣẹ̀dá, jẹ́ mágnẹ́ẹ̀tì méjì péré tí wọ́n sì pín sí àwọn agbègbè onígun mẹ́ta mẹ́rin, ọ̀kọ̀ọ̀kan wọn ní ìtọ́sọ́nà mágnẹ́ẹ̀tì tó yàtọ̀ síra tí ó ń tọ́ka sí ọ̀nà aago tàbí ọ̀nà òdìkejì sí ọ̀nà aago.
Nínú àwọn ohun èlò mágnẹ́ẹ̀tì kan, àwọn ẹgbẹ́ kékeré ti átọ̀mù máa ń para pọ̀ sí àwọn agbègbè tí a ń pè ní domains, nínú èyí tí gbogbo àwọn elekitironi ní ìtọ́sọ́nà mágnẹ́ẹ̀tì kan náà.
Nínú àwọn mágnẹ́ẹ̀tì NTNU, àwọn agbègbè wọ̀nyí pàdé ní ojú ibi kan tí ó wà ní àárín gbùngbùn—inú vortex—níbi tí àkókò mágnẹ́ẹ̀tì náà ti ń tọ́ka sí tàbí jáde láti inú ìpele ohun èlò náà.
“Nígbà tí a bá lo pápá mágnẹ́ẹ̀tì, ọ̀pọ̀lọpọ̀ àwọn agbègbè wọ̀nyí yóò tọ́ka sí ọ̀nà kan náà,” ni Folven sọ. “Wọ́n lè dàgbà, wọ́n sì lè dínkù, lẹ́yìn náà wọ́n lè para pọ̀ di ara wọn.”
Àwọn ẹ̀rọ elekitironi fẹ́rẹ̀ ní iyàrá ìmọ́lẹ̀
Rírí èyí kò rọrùn. Àwọn olùwádìí náà gbé àwọn micromagnets wọn lọ sí synchrotron onígun 80m tí ó ní ìbú, tí a mọ̀ sí BESSY II, ní Berlin, níbi tí a ti ń yára sí àwọn electrons títí tí wọ́n fi ń rìn ní iyàrá ìmọ́lẹ̀. Àwọn electrons tí ń yára náà yóò máa yọ X-ray tí ó mọ́lẹ̀ gan-an.
“A máa ń lo àwọn X-ray wọ̀nyí láti fi wọ́n ṣe ìmọ́lẹ̀ nínú microscope wa,” ni Folven sọ.
Nítorí pé àwọn elekitironi máa ń rìn yíká synchrotron ní ìṣùpọ̀ tí a yà sọ́tọ̀ pẹ̀lú àwọn nanoseconds méjì, àwọn X-ray tí wọ́n ń tú jáde wá ní ìlù tí ó péye.
Awòrán X-ray transmission scanning microscope, tàbí STXM, ló máa ń mú àwọn X-ray wọ̀nyẹn láti ṣẹ̀dá àwòrán ìṣètò òòfà ohun èlò náà. Nípa síso àwọn àwòrán wọ̀nyí pọ̀, àwọn olùwádìí lè ṣẹ̀dá fíìmù kan tó ń fi bí micromagnet ṣe ń yípadà nígbàkúgbà hàn.
Pẹ̀lú ìrànlọ́wọ́ STXM, Folven àti àwọn ẹlẹgbẹ́ rẹ̀ da àwọn micromagnet wọn rú pẹ̀lú ìlù ìṣàn omi tí ó ń mú kí pápá mágnẹ́ẹ̀tì ṣẹ̀dá, wọ́n sì rí i tí àwọn agbègbè náà ń yípadà ìrísí àti pé mojuto ìṣàn omi ń ṣí láti àárín.
Ó ní, “O ní mágnẹ́ẹ̀tì kékeré kan, lẹ́yìn náà o máa ń gún un, o sì máa ń gbìyànjú láti yàwòrán rẹ̀ bí ó ṣe ń rọ̀ padà.” Lẹ́yìn náà, wọ́n rí i pé àárín rẹ̀ padà sí àárín—ṣùgbọ́n ní ojú ọ̀nà tí ó yípo, kì í ṣe ìlà títọ́.
“Yóò jó padà sí àárín,” ni Folven sọ.
Ìyọnu kan, ó sì ti parí
Ìdí ni pé wọ́n ń kẹ́kọ̀ọ́ nípa àwọn ohun èlò epitaxial, èyí tí a ṣẹ̀dá sórí ohun èlò tí ó fún àwọn olùwádìí láyè láti ṣàtúnṣe àwọn ànímọ́ ohun èlò náà, ṣùgbọ́n tí yóò dí àwọn X-ray nínú STXM.
Ní ṣíṣiṣẹ́ ní NTNU NanoLab, àwọn olùwádìí yanjú ìṣòro substrate náà nípa sísin micromagnet wọn lábẹ́ ipele erogba láti dáàbò bo àwọn ànímọ́ magnetic rẹ̀.
Lẹ́yìn náà, wọ́n fi ìṣọ́ra àti ìṣọ́ra gé ohun èlò tí ó wà lábẹ́ rẹ̀ kúrò pẹ̀lú ìtànṣán gallium tí ó dojúkọ títí tí ìpele tín-tín kan fi kù. Ìlànà kíákíá náà lè gba wákàtí mẹ́jọ fún àpẹẹrẹ kọ̀ọ̀kan—àti pé ìyọ̀ kan ṣoṣo lè fa àjálù.
Ó ní, “Ohun pàtàkì ni pé, tí ẹ bá pa agbára ìfàmọ́ra náà run, a kò ní mọ̀ ọ́n kí a tó jókòó sí Berlin.” “Dájúdájú, ọgbọ́n náà ni láti mú ju àpẹẹrẹ kan lọ wá.”
Láti fisiksi ipilẹ sí àwọn ẹ̀rọ ọjọ́ iwájú
Ó ṣeun pé ó ṣiṣẹ́ dáadáa, àwọn ẹgbẹ́ náà sì lo àwọn àpẹẹrẹ wọn tí wọ́n ti ṣe àgbékalẹ̀ dáradára láti ṣàfihàn bí àwọn agbègbè micromagnet ṣe ń dàgbàsókè àti bí wọ́n ṣe ń dínkù bí àkókò ti ń lọ. Wọ́n tún ṣẹ̀dá àwọn àwòkọ kọ̀ǹpútà láti lóye àwọn agbára tí ń ṣiṣẹ́ dáadáa.
Bákan náà, mímú ìmọ̀ wa nípa físíìsì pàtàkì pọ̀ sí i, mímọ bí òòfà ṣe ń ṣiṣẹ́ ní ìwọ̀n gígùn àti àkókò wọ̀nyí lè wúlò fún ṣíṣẹ̀dá àwọn ẹ̀rọ ọjọ́ iwájú.
A ti lo Magnetism fun ibi ipamọ data tẹlẹ, ṣugbọn awọn oluwadi n wa awọn ọna lati lo o siwaju sii. Awọn itọsọna magnet ti inu vortex ati awọn agbegbe ti micromagnet, fun apẹẹrẹ, ṣee ṣe lati lo koodu alaye ni irisi 0s ati 1s.
Àwọn olùwádìí náà ń gbìyànjú láti tún iṣẹ́ yìí ṣe pẹ̀lú àwọn ohun èlò anti-ferromagnetic, níbi tí ipa àpapọ̀ àwọn àkókò magnetic kọ̀ọ̀kan ti parẹ́. Àwọn wọ̀nyí jẹ́ ohun tó dájú nígbà tí ó bá kan ìkọ́ǹpútà—ní èrò, àwọn ohun èlò anti-ferromagnetic lè ṣeé lò láti ṣe àwọn ẹ̀rọ tí kò nílò agbára púpọ̀ tí wọ́n sì dúró ṣinṣin kódà nígbà tí agbára bá pàdánù—ṣùgbọ́n ó ṣòro láti ṣe ìwádìí nítorí pé àwọn àmì tí wọ́n ń ṣe yóò dínkù púpọ̀.
Láìka ìpèníjà náà sí, Folven ní ìrètí. “A ti borí àwọn ohun àkọ́kọ́ nípa fífihàn pé a lè ṣe àwọn àyẹ̀wò kí a sì fi X-ray wò wọ́n,” ó wí. “Ìgbésẹ̀ tó tẹ̀lé ni láti rí i bóyá a lè ṣe àwọn àyẹ̀wò tó dára tó láti gba àmì tó pọ̀ tó láti inú ohun èlò tí kò ní èròjà ìfàmọ́ra.”
Àkókò ìfìwéránṣẹ́: May-10-2021