Pesquisadores da Universidade de Illinois em Urbana-Champaign desenvolveram tecnologia para estudar
O magnetismo microscópico é tradicionalmente medido comusando microscopia eletrônica de transmissão de varredura, ou STEM, em que um feixe de elétrons é focado em um material. As interações elétricas entre o feixe e a estrutura do material são usadas para formar imagens de átomos individuais no material, mas o feixe também interage com a estrutura magnética do material. Os melhores métodos até agora foram capazes de atingir resoluções de vários nanômetros.
Para maior resolução,os pesquisadores usaram microscopia eletrônica quadridimensional mais poderosa. Os métodos STEM padrão capturam a queda na intensidade de um feixe conforme ele interage com um material, mas o 4D-STEM captura padrões de dispersão 2D completos à medida que o feixe de elétrons varre a superfície do material em duas direções. Esses dados permitiram aos pesquisadores procurar sinais mais complexos de antiferromagnetismo atômico em padrões de feixe completo.
Esquema para estudar propriedades magnéticasantiferromagnet: um feixe de microscópio cai sobre uma amostra de material, os detectores coletam dados sobre o "padrão magnético". Imagem: Grainger College of Engineering da University of Illinois Urbana-Champaign
Ímãs permanentes, que podem ser encontrados em todo o mundoos refrigeradores existem porque seus átomos constituintes se comportam como ímãs em miniatura. Eles se alinham e se combinam para formar um ímã maior em um fenômeno chamado ferromagnetismo. Existem alguns materiais chamados antiferromagnetos, nos quais os ímãs atômicos formam um padrão alternado, de modo que o material não tem magnetização líquida.
Combinando 4D-STEM com modelagem magnéticacampos na amostra de arsenieto de ferro, os pesquisadores resolveram a ordem magnética para 6 angstroms. Embora isso não elimine os efeitos magnéticos na escala de átomos individuais, permitiu que eles resolvessem o padrão antiferromagnético de arseneto de ferro que se repete em células de 12 átomos.
Nosso trabalho tem mostrado que é possível resolverordem magnética de pequena escala em experimentos de microscopia eletrônica e em simulações de resolução quase atômica. Estamos desenvolvendo ativamente métodos que se basearão nesse resultado.
Pingshan Huang, Professor de Ciência e Engenharia de Materiais e Chefe de Pesquisa
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