Úder šťastia vo výskume magnetizmu - správy z fyziky

Rodokmeň Mliečnej dráhy

fyziky

Plne integrovaná kontrola nanodiamantov

Trochu bližšie k slnku

Vzdialenosti od hviezd

Čo žiari hviezdy

Jednosmerná ulica pre elektróny

Stovky výtlačkov Newtonovej knihy Philosophiae Naturalis Principia Mathematica nájdené v novom počte

Naša slnečná sústava sa sformovala za menej ako 200 000 rokov

Zdravý na Mars

Úder šťastia v oblasti výskumu magnetizmu

Fyzikálne novinky z 21. 4. 2020 elektrodynamika

Nemecko-čínsky výskumný tím objavil nový efekt, pomocou ktorého bolo možné prvýkrát pomocou RTG lúča vytvoriť najmenšie magnetické štruktúry, takzvané skyrmiony. Vďaka tomu vedci otvorili možnosť zápisu akýchkoľvek magnetických vzorcov s najvyššou presnosťou.

Nemeckí vedci z Max Planck Institute for Intelligent Systems (MPI-IS) v Stuttgarte dokázali pomocou mäkkých röntgenových lúčov po prvý raz spolu s čínskymi vedcami z Čínskej akadémie vied vytvoriť jednotlivé magnetické vrstvy v magnetickej vrstve. V mnohých experimentoch ukázali, že zoskupený mäkký röntgenový lúč s priemerom menším ako 50 nanometrov môže produkovať magnetický vír 100 nanometrov - čo najmenšia veľkosť. Zhoda okolností, pretože doteraz ani jeden vedec na svete nevedel, že existuje táto interakcia medzi svetlom a hmotou. Výskumná práca „Vytváranie skyrmionov s nulovým poľom vo viacvrstvových vrstvách s predpätím pomocou röntgenového osvetlenia“ bola zverejnená vo februári v renomovanom časopise Nature Communications. MPI-IS, Čínska akadémia vied, Laboratórium materiálov pre jazero Songshan v Guangdongu a Univerzita Lanzhou.

Yao Guang, Iuliia Bykova, Yizhou Liu, Guoqiang Yu, Eberhard Goering, Markus Weigand, Joachim Gräfe, Se Kwon Kim, Junwei Zhang, Hong Zhang, Zhengren Yan, Caihua Wan, Jiafeng Feng, Xiao Wang, Chenyang Guo, Hongxiang Wei, Yong Peng, Yaroslav Tserkovnyak, Xiufeng Han & Gisela Schütz Vytváranie vzdušných plôch s nulovým poľom vo viacvrstvových vrstvách s predpätím pomocou röntgenového osvetlenia Nature Communications volume 11, číslo článku: 949 (2020)

„Nevieme, ako záleží na svetelných textoch,“ hovorí Dr. Joachim Gräfe, vedúci výskumnej skupiny Nanomagnonics and Magnetization Dynamics na MPI-IS. Je jedným z hlavných autorov štúdie. "Niektoré vlastnosti môžeme opísať fenomenologicky." Vieme, že to súvisí s röntgenom. Nie je to len vstup energie ako teplo, ktorý píše oblohu. Je to skutočne rezonančný efekt: môžeme priamo vzrušiť atómy zodpovedné za magnetizmus. “Takže on a jeho tím boli schopní napísať„ MPI-IS “, ako je vidieť na obrázku (pozri ilustráciu).

Skyrmions sú 100 nanometrové malé trojrozmerné štruktúry, ktoré sa vyskytujú v magnetických materiáloch. Pripomínajú malé cievky: atómové elementárne magnety - takzvané točenia -, ktoré sú usporiadané v uzavretých vírových štruktúrach. Skyrmiony sú topologicky chránené, t.j. H. nezmeniteľné vo svojej podobe, a preto sa považujú za energeticky efektívne zariadenia na ukladanie údajov.

Objavenie úplne nového efektu je úderom šťastia, z ktorých jeden vedci počas svojej kariéry zažijú iba zopár, možno nikdy. „Toto je jeden z najzaujímavejších projektov Skyrmion, ktoré sme za posledné roky realizovali,“ pokračuje Gräfe. „Objavili sme nový efekt - pre nás úplne neočakávaný a prekvapivý.“ Vďaka výskumným prácam môže dnes každý skutočne napísať röntgenové žiarenie do rôznych magnetických vrstiev v magnetických vrstvách. To otvorí niekoľko úplne nových oblastí výskumu. Schopnosť presného zápisu magnetických štruktúr otvára úplne nové možnosti.

Výsledky sú obzvlášť dôležité pre vývoj a výrobu takzvaných spintronických dátových nosičov, ktoré uchovávajú informácie v skyrmions. Považujú sa za veľmi energeticky efektívne a menej náchylné na poruchy. Avšak iba ak bude možné Skyrmione vytvoriť presne a presne - a to je teraz možné po prvýkrát - môže sa tento vývoj uberať vývojovým smerom. „Naším cieľom je, aby röntgenové lúče v budúcnosti slúžili ako nástroj na určovanie alebo zápis usporiadania magnetických štruktúr.“

Skenovací transmisný röntgenový mikroskop MAXYMUS

Na zviditeľnenie Skyrmionu používajú vedci rastrový transmisný röntgenový mikroskop: MAXYMUS, röntgenový mikroskop s vysokým rozlíšením s hmotnosťou 1,8 tony, ktorý sa nachádza v BESSY II, čo je 80 metrov široký zdroj synchrotrónového žiarenia v Helmholtzovom centre v Berlíne v Adlershofe. MAXYMUS je skratka pre „MAGnetic X-raY Micro- and UHV Spectroscope“.

Mikroskop je ako kamera: v spomalených filmoch sleduje, ako sa štruktúra v materiáloch mení na veľkosť iba niekoľkých nanometrov. Zvláštnosťou tohto skenovacieho röntgenového mikroskopu je jeho široká škála aplikácií - niečo, čo priťahuje mnohých popredných svetových výskumníkov. Aplikácií na výskum na Maxymuse je oveľa viac, ako je dostatočná kapacita. To ukazuje, aké atraktívne je pracovať s mikroskopom, hovorí Gräfe. Je tiež skvelé, že Maxymus umožňuje mnoho spoločných projektov.