Впервые, исследователи в Институте Пауля Шеррера пси записали «3D-фильм» магнитных процессов на наномасштабах. Это показывает разнообразие динамики внутри материала, в том числе движение закрученного границы между различными магнитными доменами. Эти выводы были получены методом недавно разработанный в швейцарской свет СЛС источник. Это может помочь, чтобы сделать магнитные носители более компактным и эффективным. Исследователи публикуют результаты своих исследований сегодня в журнале Nature нанотехнологии.
Магнитный стикер оставаясь прикрепленной к дверце холодильника вряд ли удивительно. Однако, когда один из подходов диапазоне нанометров (один нанометр-это одна миллионная доля миллиметра), физики до сих пор найти магниты и их поведение, недоумение. В то же время, эффекты, происходящие на этом малом масштабе являются чрезвычайно актуальными для будущих технологий. Теперь, впервые, исследователи пси удалось записать короткий «фильм» трехмерной магнитной структуры внутри материала с разрешением на наноуровне.
«Магнетизм играет важную роль во многих отношениях в нашей повседневной жизни; но в этом очень мало, фундаментальном уровне, эти явления еще до конца не изучены», — объясняет Клэр Доннелли, ведущий автор исследования. Доннелли был исследователем пси во время эксперимента, и теперь работает в Университете Кембриджа в Великобритании.
Ученые использовали рентгеновские лучи от швейцарской свет СЛС источник в psi и специальный метод томографического недавно была разработана там, что они называют «временным разрешением ptychographic laminography.» Их команда состояла из ученых в psi и Швейцарская высшая техническая школа Цюриха, а также в Великобритании. Образец они осмотрели, состояла из гадолиний-кобальт соединения рисунком в круглую болванку.
Больше четырех дней на семи изображений
«С помощью нашего метода мы можем неразрушающим методом сканирования материалов и данных реконструировать несколько последовательных 3D-изображения внутренней магнитной структурой», — говорит исследователь пси Guizar-Sicairos Мануэль. «Мы можем визуализировать ориентацию магнитного момента в каждой измеренной точки в материал и представлять их в виде крошечных магнитных стрелок компаса».
Просто как магнитные опилки, этих стрелок компаса реагируют на внешнее магнитное поле и друг с другом, образуя причудливые узоры на протяжении всего объекта. Шаблоны содержат областях-так называемых доменов в которых указывает намагниченности преимущественно в одном направлении. Переходы между двумя такими областями, т. е. доменных стенок, представляют особый интерес для исследователей: «люди предложили использовать их в качестве биты памяти, которая может быть использована для того чтобы упаковать данные, даже более жестко, чем при использовании доменов», — говорит Доннелли. Детали этих доменных стенок только недавно были видны в 3Д в пси, в других местах, с использованием самых современных методов визуализации.
В настоящем исследовании ученые пошли на один шаг дальше путем сопоставления движения обоих доменов и доменных границ. «Мы сделали семь снимков показывает моменты времени, что только четверть миллиардной доли секунды. В них мы видим, как граница движется домен и обратно».Он принял ученых чуть больше четырех дней непрерывных измерений для сбора данных, которые впоследствии принесли эту последовательность из семи изображений.
Как стробоскопическый свет
Наблюдаемые перемещения границы домена был неоднократно и специально наведенная самими исследователями с помощью внешнего магнитного поля. Поэтому их образы не были на самом деле записаны в четверть миллиардной доли секунды. Вместо этого, ученые создали петлю времени изменения магнитного поля и взяли изображений в различные моменты времени в нем — аналог стробоскопического света, казалось бы замедляет повторяющиеся движения.
Запись 3D-изображения внутри образца, в свою очередь, опирается на основной принцип компьютерной томографии (КТ). Похожи на медицинское КТ, рентгеновские лучи были использованы для того чтобы принять много радиоскопического изображения образца один за другим, каждый под немного другим углом. На основе собранных данных, исследователи смогли восстановить свои 3D карты намагничивание с помощью программного обеспечения, разработанных для этой цели.
«С помощью этого метода, мы не только добились временным разрешением 3D фильмы интерьеров объекта», — говорит счастливо Доннелли. «Мы также были в состоянии отобразить динамика наноразмерной в Магнит. Другими словами, мы показали, что наша новая техника очень актуальна для развития новых технологий».И Guizar-Sicairos добавляет: «наш новый метод также подходит для других материалов, и поэтому есть много более полезных применений в будущем.»
сделать разницу: спонсорские возможности
Ответить
Хотите присоединиться к обсуждению?Не стесняйтесь вносить свой вклад!