طور الباحثون في جامعة إلينوي في أوربانا شامبين تقنية للدراسة
يتم قياس المغناطيسية المجهرية تقليديا باستخدامباستخدام المسح المجهري الإلكتروني للإرسال ، أو STEM ، حيث تركز شعاع الإلكترون على مادة ما. تُستخدم التفاعلات الكهربائية بين الشعاع وهيكل المادة لتصوير الذرات الفردية في المادة ، لكن الشعاع يتفاعل أيضًا مع التركيب المغناطيسي للمادة. لقد تمكنت أفضل الطرق حتى الآن من تحقيق دقة تصل إلى عدة نانومترات.
للحصول على دقة أعلى ،استخدم الباحثون مجهرًا إلكترونيًا رباعي الأبعاد أقوى. تلتقط طرق STEM القياسية الانخفاض في شدة الحزمة أثناء تفاعلها مع المادة ، ولكن 4D-STEM تلتقط أنماط تشتت ثنائية الأبعاد كاملة حيث تقوم حزمة الإلكترون بمسح سطح المادة في اتجاهين. سمحت هذه البيانات للباحثين بالبحث عن إشارات أكثر تعقيدًا للمغناطيسية الذرية المضادة في أنماط الحزمة الكاملة.
مخطط لدراسة الخصائص المغناطيسيةالمغناطيس المغناطيسي المضاد: يقع شعاع مجهر على عينة من المادة ، وتقوم الكواشف بجمع البيانات عن "النمط المغناطيسي". الصورة: كلية غرينجر للهندسة بجامعة إلينوي ، أوربانا شامبين
المغناطيس الدائم، والذي يمكن العثور عليه في كل مكانتوجد الثلاجات لأن الذرات المكونة لها تتصرف مثل المغناطيس المصغر. إنها تصطف وتتحد لتشكل مغناطيسًا أكبر في ظاهرة تسمى المغناطيسية الحديدية. هناك بعض المواد تسمى المغناطيسات المضادة، حيث تشكل المغناطيسات الذرية نمطًا متناوبًا، وبالتالي لا تحتوي المادة على مغنطة صافية.
من خلال الجمع بين 4D-STEM والنمذجة المغناطيسيةالحقول في عينة زرنيخ الحديد ، قام الباحثون بحل الترتيب المغناطيسي لـ 6 أنجستروم. في حين أن هذا لا يلغي التأثيرات المغناطيسية على نطاق الذرات الفردية ، إلا أنه سمح لهم بحل النمط المغناطيسي المضاد للزرنيخيد الحديدي الذي يكرر نفسه في خلايا من 12 ذرة.
أظهر عملنا أنه من الممكن حلهاترتيب مغناطيسي صغير الحجم في تجارب المجهر الإلكتروني وفي عمليات محاكاة الدقة شبه الذرية. نحن نعمل بنشاط على تطوير الأساليب التي ستبني على هذه النتيجة.
Pingshan Huang ، أستاذ علوم وهندسة المواد ورئيس الأبحاث
قراءة المزيد:
درس العلماء جسمًا فائق السطوع ينتهك قانون الفيزياء
"بحر" الكواركات داخل بروتون واحد: مما يتكون الجسيم الأولي
انظر إلى أعلى خريطة دقة للمريخ: 110.000 إطار و 5.7 تريليون بكسل