חוקרים מאוניברסיטת אילינוי באורבנה-שמפיין פיתחו טכנולוגיה ללימוד
מגנטיות מיקרוסקופית נמדדת באופן מסורתי עםבאמצעות מיקרוסקופ אלקטרוני שידור סורק, או STEM, שבו קרן אלקטרונים ממוקדת בחומר. האינטראקציות החשמליות בין הקרן למבנה החומר משמשות לדימוי אטומים בודדים בחומר, אך הקרן מקיימת אינטראקציה גם עם המבנה המגנטי של החומר. השיטות הטובות ביותר עד כה הצליחו להשיג רזולוציות של כמה ננומטרים.
לרזולוציה גבוהה יותר,החוקרים השתמשו במיקרוסקופיה אלקטרונית ארבע-ממדית חזקה יותר. שיטות STEM סטנדרטיות לוכדות את הנפילה בעוצמתה של קרן בזמן שהיא מקיימת אינטראקציה עם חומר, אך 4D-STEM לוכדת דפוסי פיזור 2D מלאים כאשר אלומת האלקטרונים סורקת את פני החומר בשני כיוונים. נתונים אלה אפשרו לחוקרים לחפש אותות מורכבים יותר של אנטי-פרומגנטיות אטומית בדפוסי אלומה מלאים.
תכנית ללימוד תכונות מגנטיותאנטי-פרומגנט: קרן מיקרוסקופ נופלת על דגימה של חומר, גלאים אוספים נתונים על "התבנית המגנטית". תמונה: מכללת גריינג'ר להנדסה באוניברסיטת אילינוי אורבנה-שמפיין
מגנטים קבועים, שניתן למצוא בכל מקום במקררים קיימים מכיוון שהאטומים המרכיבים אותם מתנהגים כמו מגנטים מיניאטוריים. הם מתיישרים ומתאחדים ליצירת מגנט גדול יותר בתופעה הנקראת פרומגנטיות. ישנם כמה חומרים הנקראים אנטי-פרומגנטים, שבהם המגנטים האטומיים יוצרים במקום תבנית מתחלפת, כך שלחומר אין מגנטיזציה נטו.
על ידי שילוב 4D-STEM עם מידול מגנטישדות בדגימת ארסניד ברזל, החוקרים פתרו את הסדר המגנטי ל-6 אנגסטרמים. זה אמנם לא מבטל השפעות מגנטיות בקנה מידה של אטומים בודדים, אבל אפשר להם לפתור את התבנית האנטי-פרומגנטית של ארסניד ברזל שחוזרת על עצמה בתאים של 12 אטומים.
העבודה שלנו הוכיחה שאפשר לפתורסדר מגנטי בקנה מידה קטן בניסויים במיקרוסקופ אלקטרונים ובסימולציות ברזולוציה כמעט אטומית. אנו מפתחים באופן פעיל שיטות שיבנו על תוצאה זו.
Pingshan Huang, פרופסור למדע והנדסת חומרים וראש מחקר
קרא עוד:
מדענים חקרו אובייקט בהיר במיוחד שמפר את חוק הפיזיקה
"ים" של קווארקים בתוך פרוטון אחד: ממה מורכב חלקיק יסודי
תראו את המפה ברזולוציה הגבוהה ביותר של מאדים: 110,000 פריימים ו-5.7 טריליון פיקסלים