Onderzoekers van de Universiteit van Illinois in Urbana-Champaign hebben een technologie ontwikkeld om te bestuderen
Microscopisch magnetisme wordt traditioneel gemeten metmet behulp van scanning transmissie-elektronenmicroscopie, of STEM, waarbij een elektronenstraal wordt gefocusseerd op een materiaal. De elektrische interacties tussen de bundel en de structuur van het materiaal worden gebruikt om individuele atomen in het materiaal in beeld te brengen, maar de bundel interageert ook met de magnetische structuur van het materiaal. De beste methoden tot nu toe hebben resoluties van enkele nanometers kunnen bereiken.
Voor een hogere resolutie,de onderzoekers gebruikten krachtigere vierdimensionale elektronenmicroscopie. Standaard STEM-methoden vangen de afname in intensiteit van een straal op wanneer deze in wisselwerking staat met een materiaal, maar 4D-STEM legt volledige 2D-verstrooiingspatronen vast terwijl de elektronenstraal het oppervlak van het materiaal in twee richtingen scant. Met deze gegevens konden onderzoekers zoeken naar complexere signalen van atomair antiferromagnetisme in volledige bundelpatronen.
Schema voor het bestuderen van magnetische eigenschappenantiferromagnet: een microscoopstraal valt op een materiaalmonster, detectoren verzamelen gegevens over het "magnetische patroon". Afbeelding: het Grainger College of Engineering aan de Universiteit van Illinois, Urbana-Champaign
Permanente magneten, die overal in koelkasten te vinden zijn, bestaan omdat de atomen waaruit ze bestaan leiden tot:Ze worden uitgelijnd en gecombineerd om een grotere magneet te vormenEr zijn enkele materialen die antiferromagneten worden genoemd, waarin in plaats daarvan atomaire magneten worden gevormdafwisselend patroon, dus het materiaal is niet puur gemagnetiseerd.
Door 4D-STEM te combineren met magnetische modelleringvelden in het ijzerarsenide-monster, losten de onderzoekers de magnetische orde op tot 6 angström. Hoewel dit de magnetische effecten op de schaal van individuele atomen niet elimineert, stelde het ze wel in staat om het antiferromagnetische patroon van ijzerarsenide op te lossen dat zich herhaalt in cellen van 12 atomen.
Ons werk heeft aangetoond dat het mogelijk is om op te lossenkleinschalige magnetische ordening in elektronenmicroscopie-experimenten en in simulaties met bijna atomaire resolutie. We zijn actief bezig met het ontwikkelen van methodes die voortbouwen op dit resultaat.
Pingshan Huang, hoogleraar materiaalkunde en -techniek en hoofd onderzoek
Lees verder:
Wetenschappers hebben een ultrahelder object bestudeerd dat in strijd is met de wet van de natuurkunde
"Zee" van quarks binnen één proton: waar bestaat een elementair deeltje uit
Kijk naar de kaart met de hoogste resolutie van Mars: 110.000 frames en 5,7 biljoen pixels