Vědci z University of Illinois v Urbana-Champaign vyvinuli technologii ke studiu
Mikroskopický magnetismus se tradičně měří pomocípomocí rastrovací transmisní elektronové mikroskopie neboli STEM, ve které je elektronový paprsek zaostřen na materiál. Elektrické interakce mezi paprskem a strukturou materiálu se využívají k zobrazení jednotlivých atomů v materiálu, ale paprsek také interaguje s magnetickou strukturou materiálu. Dosud nejlepší metody byly schopny dosáhnout rozlišení několika nanometrů.
Pro vyšší rozlišení,výzkumníci použili výkonnější čtyřrozměrnou elektronovou mikroskopii. Standardní metody STEM zachycují pokles intenzity paprsku při jeho interakci s materiálem, ale 4D-STEM zachycuje úplné 2D rozptylové vzory, když elektronový paprsek skenuje povrch materiálu ve dvou směrech. Tato data umožnila výzkumníkům hledat složitější signály atomového antiferomagnetismu ve vzorcích plného paprsku.
Schéma pro studium magnetických vlastnostíantiferomagnet: paprsek mikroskopu dopadá na vzorek materiálu, detektory sbírají data o „magnetickém vzoru“. Obrázek: Grainger College of Engineering na University of Illinois Urbana-Champaign
Permanentní magnety, které najdete všude vchladničky existují, protože jejich atomy se chovají jako miniaturní magnety. Zarovnají se a spojí se a vytvoří větší magnet v jevu zvaném feromagnetismus. Existují některé materiály zvané antiferomagnety, ve kterých atomové magnety místo toho tvoří střídavý vzor, takže materiál nemá žádnou čistou magnetizaci.
Kombinací 4D-STEM s magnetickým modelovánímpole ve vzorku arsenidu železa, vědci rozložili magnetické uspořádání na 6 angstromů. I když to nevylučuje magnetické efekty v měřítku jednotlivých atomů, umožnilo jim to vyřešit antiferomagnetický vzor arsenidu železa, který se opakuje v buňkách o 12 atomech.
Naše práce ukázala, že je to možné vyřešitmagnetický řád v malém měřítku v experimentech elektronové mikroskopie a v simulacích blízkého atomového rozlišení. Aktivně vyvíjíme metody, které budou na tomto výsledku stavět.
Pingshan Huang, profesor materiálové vědy a inženýrství a vedoucí výzkumu
Přečtěte si více:
Vědci zkoumali ultrajasný objekt, který porušuje fyzikální zákon
"Moře" kvarků uvnitř jednoho protonu: z čeho se skládá elementární částice
Podívejte se na mapu Marsu v nejvyšším rozlišení: 110 000 snímků a 5,7 bilionu pixelů