Sok szerencsét a mágnesesség kutatási területén - hírek a fizikából
A Tejút családfája
A nanodiamandok teljesen integrált vezérlése
Kicsit közelebb a naphoz
Távolság a csillagoktól
Mitől ragyognak a csillagok
Egyirányú utca az elektronok számára
Új számban talált több száz példányt Newton Philosophiae Naturalis Principia Mathematica-ból
Naprendszerünk kevesebb mint 200 000 év alatt alakult ki
Egészséges a Marson
Sok szerencsét a mágnesesség kutatási területén
Fizikai hírek 2020.04.21 elektrodinamikából
Egy német-kínai kutatócsoport felfedezett egy új hatást, amellyel először sikerült a legkisebb mágneses szerkezeteket, úgynevezett skyrmionokat közvetlenül röntgensugárral létrehozni. Ennek eredményeként a tudósok megnyitották annak lehetőségét, hogy bármilyen mágneses mintát a legnagyobb pontossággal írhassanak.
A lágy röntgensugarak segítségével a stuttgarti Max Planck Intelligens Rendszerek Intézetének (MPI-IS) német kutatói a Kínai Tudományos Akadémia kínai kutatóival együtt először tudtak mágneses rétegben egyedi skyrmionokat létrehozni. Számos kísérletben kimutatták, hogy egy 50 l-nél kisebb átmérőjű lágy röntgensugár egy 100 nanométeres mágneses örvényt képes előállítani - a lehető legkisebb méretű. Véletlenszerűség, mert a világon eddig egyetlen tudós sem tudta, hogy a fény és az anyag között van ilyen kölcsönhatás. A "Zéró mezőbeli skyrmionok létrehozása csererészes többrétegű röntgen-megvilágítással" című kutatómunka februárban jelent meg a neves Nature Communications folyóiratban. Az MPI-IS, a Kínai Tudományos Akadémia, a Guangdongi Songshan Lake Anyaglaboratórium és a Lanzhou Egyetem egyaránt részt vesznek.
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 Peng, Yaroslav Tserkovnyak, Xiufeng Han & Gisela Schütz Nullamezős skyrmionok létrehozása csere-elfogult többrétegűekben röntgen-megvilágítással Nature Communications 11. évfolyam, Cikkszám: 949 (2020)
"Nem tudjuk, mennyire számít a fény írása" - mondja dr. Joachim Gräfe, a Nanomagnonics and Magnetization Dynamics kutatócsoport vezetője az MPI-IS-nél. A tanulmány egyik vezető szerzője. „Fenomenológiailag leírhatunk bizonyos tulajdonságokat. Tudjuk, hogy köze van a röntgenhez. Nem csak egy olyan energiabevitel, mint a hő írja az égboltot. Ez valóban rezonáns hatás: közvetlenül fel tudjuk gerjeszteni azokat az atomokat, amelyek felelősek a mágnesességért. ”Tehát ő és csapata képes volt megírni az„ MPI-IS ”-t, amint az egy képen is látható (lásd az ábrát).
A skyrmionok 100 nanométeres kisméretű háromdimenziós szerkezetek, amelyek a mágneses anyagokban fordulnak elő. Hasonlóak a kis tekercsekhez: atomi elemi mágnesek - úgynevezett pörgések -, amelyek zárt örvénystruktúrákban vannak elrendezve. A Skyrmionok topológiailag védettek, azaz. H. formájukban megváltoztathatatlanok, ezért energiatakarékos adattároló eszközöknek tekintik őket.
Egy teljesen új hatás felfedezése szerencsés csapás, amelyből az egyik a tudósok karrierje során csak néhányat tapasztal, talán soha egyet. "Ez az egyik legizgalmasabb Skyrmion projekt, amelyet az elmúlt években megvalósítottunk" - folytatja Gräfe. "Új hatást fedeztünk fel - számunkra teljesen váratlan és meglepő." A kutatómunkának köszönhetően gyakorlatilag mindenki röntgen segítségével írhat mágneses rétegekbe különböző skyrmion elrendezéseket. Ez számos teljesen új kutatási területet nyit meg. A mágneses struktúrák pontos megírása teljesen új lehetőségeket nyit meg.
Az eredmények különösen relevánsak az úgynevezett spintronic adathordozók kifejlesztése és gyártása szempontjából, amelyek információkat tárolnak a skyrmionokban. Nagyon energiatakarékosnak és kevésbé hajlamosnak a meghibásodásra. De csak akkor, ha a Skyrmione pontosan és pontosan létrehozható - és ez most először lehetővé vált - ez a fejlesztés megteheti a maga útját. "Célunk, hogy a röntgen a jövőben eszközként szolgáljon a mágneses szerkezetek elrendezésének meghatározásához vagy megírásához."
Pásztázó transzmissziós röntgen mikroszkóp MAXYMUS
A Skyrmion láthatóvá tétele érdekében a kutatók raszteres átviteli röntgenmikroszkópot használnak: a MAXYMUS, 1,8 tonnás, nagy felbontású röntgenmikroszkópot, a BESSY II-nél, egy 80 méter széles szinkrotron sugárforrásnál, a berlini Helmholtz Központban, Adlershofban. A MAXYMUS jelentése "MAGnetic X-raY mikro- és UHV-spektroszkóp".
A mikroszkóp olyan, mint egy kamera: lassított filmekben nyomon követi, hogyan változik az anyagok szerkezete néhány nanométeres nagyságúra. A pásztázó röntgenmikroszkóp különlegessége a sokféle alkalmazás - ez vonzza a világ számos vezető kutatóját. Sokkal több alkalmazás van a Maxymus kutatására, mint amennyi elegendő kapacitással rendelkezik. Ez megmutatja, hogy milyen vonzó a munka a mikroszkóppal - mondja Gräfe. Az is nagyszerű, hogy számos közös projekt valósul meg a Maxymusszal.