Ερευνητές στο Πανεπιστήμιο του Ιλινόις στην Urbana-Champaign ανέπτυξαν τεχνολογία για μελέτη
Ο μικροσκοπικός μαγνητισμός μετριέται παραδοσιακά μεχρησιμοποιώντας ηλεκτρονικό μικροσκόπιο μετάδοσης σάρωσης ή STEM, στο οποίο μια δέσμη ηλεκτρονίων εστιάζεται σε ένα υλικό. Οι ηλεκτρικές αλληλεπιδράσεις μεταξύ της δέσμης και της δομής του υλικού χρησιμοποιούνται για την απεικόνιση μεμονωμένων ατόμων στο υλικό, αλλά η δέσμη αλληλεπιδρά επίσης με τη μαγνητική δομή του υλικού. Οι καλύτερες μέθοδοι μέχρι στιγμής έχουν καταφέρει να επιτύχουν αναλύσεις πολλών νανομέτρων.
Για υψηλότερη ανάλυση,Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν πιο ισχυρό τετραδιάστατο ηλεκτρονικό μικροσκόπιο. Οι τυπικές μέθοδοι STEM καταγράφουν την πτώση της έντασης μιας δέσμης καθώς αλληλεπιδρά με ένα υλικό, αλλά το 4D-STEM καταγράφει πλήρη 2D μοτίβα σκέδασης καθώς η δέσμη ηλεκτρονίων σαρώνει την επιφάνεια του υλικού σε δύο κατευθύνσεις. Αυτά τα δεδομένα επέτρεψαν στους ερευνητές να αναζητήσουν πιο σύνθετα σήματα ατομικού αντισιδηρομαγνητισμού σε μοτίβα πλήρους δέσμης.
Σχέδιο μελέτης μαγνητικών ιδιοτήτωναντισιδηρομαγνήτης: μια δέσμη μικροσκοπίου πέφτει σε δείγμα υλικού, οι ανιχνευτές συλλέγουν δεδομένα για το «μαγνητικό σχέδιο». Εικόνα: Το Grainger College of Engineering στο Πανεπιστήμιο του Illinois Urbana-Champaign
Μόνιμοι μαγνήτες, που μπορούν να βρεθούν παντούΤα ψυγεία υπάρχουν επειδή τα συστατικά τους άτομα συμπεριφέρονται σαν μικροσκοπικοί μαγνήτες. Ευθυγραμμίζονται και συνδυάζονται για να σχηματίσουν έναν μεγαλύτερο μαγνήτη σε ένα φαινόμενο που ονομάζεται σιδηρομαγνητισμός. Υπάρχουν ορισμένα υλικά που ονομάζονται αντισιδηρομαγνήτες, στα οποία οι ατομικοί μαγνήτες σχηματίζουν ένα εναλλασσόμενο σχέδιο, επομένως το υλικό δεν έχει καθαρή μαγνήτιση.
Συνδυάζοντας το 4D-STEM με τη μαγνητική μοντελοποίησηπεδία στο δείγμα αρσενιδίου σιδήρου, οι ερευνητές επέλυσαν τη μαγνητική σειρά σε 6 angstroms. Αν και αυτό δεν εξαλείφει τις μαγνητικές επιδράσεις στην κλίμακα μεμονωμένων ατόμων, τους επέτρεψε να επιλύσουν το αντισιδηρομαγνητικό μοτίβο του αρσενιδίου του σιδήρου που επαναλαμβάνεται σε κύτταρα 12 ατόμων.
Η δουλειά μας έχει δείξει ότι είναι δυνατή η επίλυσημαγνητική τάξη μικρής κλίμακας σε πειράματα ηλεκτρονικής μικροσκοπίας και σε προσομοιώσεις σχεδόν ατομικής ανάλυσης. Αναπτύσσουμε ενεργά μεθόδους που θα βασιστούν σε αυτό το αποτέλεσμα.
Pingshan Huang, Καθηγητής Επιστήμης και Μηχανικής Υλικών και Επικεφαλής Έρευνας
Διαβάστε περισσότερα:
Οι επιστήμονες μελέτησαν ένα εξαιρετικά φωτεινό αντικείμενο που παραβιάζει τον νόμο της φυσικής
«Θάλασσα» κουάρκ μέσα σε ένα πρωτόνιο: από τι αποτελείται ένα στοιχειώδες σωματίδιο
Δείτε τον χάρτη με την υψηλότερη ανάλυση του Άρη: 110.000 καρέ και 5,7 τρισεκατομμύρια pixel