Urbana-Champaignin Illinoisin yliopiston tutkijat ovat kehittäneet teknologiaa tutkittavaksi
Mikroskooppinen magnetismi mitataan perinteisestikäyttämällä pyyhkäisytransmissioelektronimikroskooppia eli STEM:ää, jossa elektronisuihku kohdistetaan materiaaliin. Säteen ja materiaalin rakenteen välisiä sähköisiä vuorovaikutuksia käytetään yksittäisten atomien kuvaamiseen materiaalissa, mutta säde on vuorovaikutuksessa myös materiaalin magneettisen rakenteen kanssa. Parhailla menetelmillä on tähän mennessä pystytty saavuttamaan useiden nanometrien resoluutiot.
Jos haluat korkeamman resoluution,tutkijat käyttivät tehokkaampaa neliulotteista elektronimikroskopiaa. Standardi STEM-menetelmät vangitsevat säteen intensiteetin laskun, kun se on vuorovaikutuksessa materiaalin kanssa, mutta 4D-STEM kaappaa täydelliset 2D-sirontakuviot, kun elektronisuihku skannaa materiaalin pintaa kahteen suuntaan. Nämä tiedot antoivat tutkijoille mahdollisuuden etsiä monimutkaisempia atomien antiferromagnetismin signaaleja täysissä sädekuvioissa.
Kaavio magneettisten ominaisuuksien tutkimiseksiantiferromagneetti: mikroskoopin säde putoaa materiaalinäytteeseen, ilmaisimet keräävät tietoa "magneettikuviosta". Kuva: Grainger College of Engineering University of Illinois Urbana-Champaignissa
Kestomagneetit, joita löytyy kaikkialtaJääkaappeja on olemassa, koska niiden atomit käyttäytyvät kuin pienoismagneetit. Ne kohdistuvat ja yhdistyvät muodostaen suuremman magneetin ilmiössä, jota kutsutaan ferromagnetismiksi. Joitakin materiaaleja kutsutaan antiferromagneeteiksi, joissa atomimagneetit muodostavat sen sijaan vuorottelevan kuvion, joten materiaalilla ei ole nettomagnetoitumista.
Yhdistämällä 4D-STEM magneettiseen mallinnukseenkentät rautaarsenidinäytteessä, tutkijat ratkaisivat magneettisen järjestyksen 6 angströmiin. Vaikka tämä ei poista magneettisia vaikutuksia yksittäisten atomien mittakaavassa, se antoi heille mahdollisuuden ratkaista rauta-arsenidin antiferromagneettinen kuvio, joka toistuu 12 atomin soluissa.
Työmme on osoittanut, että se on mahdollista ratkaistaPienen mittakaavan magneettinen järjestys elektronimikroskopiakokeissa ja lähes atomin resoluution simulaatioissa. Kehitämme aktiivisesti menetelmiä, jotka perustuvat tähän tulokseen.
Pingshan Huang, materiaalitieteen ja tekniikan professori ja tutkimuksen johtaja
Lue lisää:
Tiedemiehet ovat tutkineet erittäin kirkasta kohdetta, joka rikkoo fysiikan lakia
Kvarkkien "meri" yhden protonin sisällä: mistä alkuainehiukkanen koostuu
Katso Marsin korkeimman resoluution kartta: 110 000 kuvaa ja 5,7 biljoonaa pikseliä