Investigadores de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign han desarrollado tecnología para estudiar
El magnetismo microscópico se mide tradicionalmente conusando microscopía electrónica de transmisión de barrido, o STEM, en la que un haz de electrones se enfoca en un material. Las interacciones eléctricas entre el haz y la estructura del material se utilizan para obtener imágenes de átomos individuales en el material, pero el haz también interactúa con la estructura magnética del material. Los mejores métodos hasta ahora han sido capaces de lograr resoluciones de varios nanómetros.
Para mayor resolución,los investigadores utilizaron microscopía electrónica de cuatro dimensiones más potente. Los métodos STEM estándar capturan la caída en la intensidad de un haz cuando interactúa con un material, pero 4D-STEM captura patrones de dispersión 2D completos a medida que el haz de electrones escanea la superficie del material en dos direcciones. Estos datos permitieron a los investigadores buscar señales más complejas de antiferromagnetismo atómico en patrones de haz completo.
Esquema para estudiar propiedades magnéticas.antiferromagnético: un haz de microscopio cae sobre una muestra de material, los detectores recopilan datos sobre el "patrón magnético". Imagen: La Facultad de Ingeniería Grainger de la Universidad de Illinois Urbana-Champaign
Imanes permanentes, que se pueden encontrar en todas partes enLos refrigeradores existen porque los átomos que los constituyen se comportan como imanes en miniatura. Se alinean y combinan para formar un imán más grande en un fenómeno llamado ferromagnetismo. Hay algunos materiales llamados antiferroimanes, en los que los imanes atómicos forman un patrón alterno, por lo que el material no tiene magnetización neta.
Combinando 4D-STEM con modelado magnéticocampos en la muestra de arseniuro de hierro, los investigadores resolvieron el orden magnético a 6 angstroms. Si bien esto no elimina los efectos magnéticos a escala de átomos individuales, les permitió resolver el patrón antiferromagnético de arseniuro de hierro que se repite en células de 12 átomos.
Nuestro trabajo ha demostrado que es posible resolverorden magnético a pequeña escala en experimentos de microscopía electrónica y en simulaciones de resolución casi atómica. Estamos desarrollando activamente métodos que se basarán en este resultado.
Pingshan Huang, profesor de ciencia e ingeniería de materiales y jefe de investigación
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