I ricercatori dell'Università dell'Illinois a Urbana-Champaign hanno sviluppato una tecnologia per studiare
Il magnetismo microscopico è tradizionalmente misurato conutilizzando la microscopia elettronica a trasmissione a scansione, o STEM, in cui un fascio di elettroni è focalizzato su un materiale. Le interazioni elettriche tra il raggio e la struttura del materiale vengono utilizzate per visualizzare i singoli atomi nel materiale, ma il raggio interagisce anche con la struttura magnetica del materiale. I migliori metodi finora sono stati in grado di raggiungere risoluzioni di diversi nanometri.
Per una risoluzione maggiore,i ricercatori hanno utilizzato una microscopia elettronica quadridimensionale più potente. I metodi STEM standard catturano la caduta di intensità di un raggio mentre interagisce con un materiale, ma 4D-STEM cattura schemi di diffusione 2D completi mentre il raggio di elettroni scansiona la superficie del materiale in due direzioni. Questi dati hanno permesso ai ricercatori di cercare segnali più complessi di antiferromagnetismo atomico nei modelli a fascio pieno.
Schema per lo studio delle proprietà magneticheantiferromagnetico: un raggio del microscopio cade su un campione di materiale, i rilevatori raccolgono dati sul “modello magnetico”. Immagine: Il Grainger College of Engineering dell'Università dell'Illinois Urbana-Champaign
Magneti permanenti, che si possono trovare ovunque ini frigoriferi esistono perché gli atomi che li compongono si comportano come magneti in miniatura. Si allineano e si combinano per formare un magnete più grande in un fenomeno chiamato ferromagnetismo. Esistono alcuni materiali chiamati antiferromagneti, in cui i magneti atomici formano invece uno schema alternato, quindi il materiale non ha magnetizzazione netta.
Combinando 4D-STEM con la modellazione magneticacampi nel campione di arseniuro di ferro, i ricercatori hanno risolto l’ordine magnetico fino a 6 angstrom. Anche se questo non elimina gli effetti magnetici su scala dei singoli atomi, ha permesso loro di risolvere il modello antiferromagnetico dell’arseniuro di ferro che si ripete nelle cellule da 12 atomi.
Il nostro lavoro ha dimostrato che è possibile risolvereordine magnetico su piccola scala in esperimenti di microscopia elettronica e simulazioni con risoluzione quasi atomica. Stiamo sviluppando attivamente metodi che si baseranno su questo risultato.
Pingshan Huang, professore di scienza e ingegneria dei materiali e leader dello studio
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