Výskumníci z University of Illinois v Urbana-Champaign vyvinuli technológiu na štúdium
Mikroskopický magnetizmus sa tradične meria pomocoupomocou skenovacej transmisnej elektrónovej mikroskopie alebo STEM, pri ktorej je elektrónový lúč zaostrený na materiál. Elektrické interakcie medzi lúčom a štruktúrou materiálu sa využívajú na zobrazenie jednotlivých atómov v materiáli, ale lúč tiež interaguje s magnetickou štruktúrou materiálu. Doterajšie najlepšie metódy dokázali dosiahnuť rozlíšenie niekoľkých nanometrov.
Pre vyššie rozlíšenie,výskumníci použili výkonnejšiu štvorrozmernú elektrónovú mikroskopiu. Štandardné metódy STEM zachytávajú pokles intenzity lúča pri jeho interakcii s materiálom, ale 4D-STEM zachytáva úplné 2D rozptylové vzory, keď elektrónový lúč skenuje povrch materiálu v dvoch smeroch. Tieto údaje umožnili výskumníkom hľadať komplexnejšie signály atómového antiferomagnetizmu vo vzoroch plného lúča.
Schéma na štúdium magnetických vlastnostíantiferomagnet: lúč mikroskopu dopadá na vzorku materiálu, detektory zbierajú údaje o „magnetickom vzore“. Obrázok: Grainger College of Engineering na University of Illinois Urbana-Champaign
Permanentné magnety, ktoré nájdete všade vchladničky existujú, pretože ich atómy sa správajú ako miniatúrne magnety. Zarovnajú sa a spoja, aby vytvorili väčší magnet vo fenoméne nazývanom feromagnetizmus. Existujú niektoré materiály nazývané antiferomagnety, v ktorých atómové magnety namiesto toho vytvárajú striedavý vzor, takže materiál nemá žiadnu čistú magnetizáciu.
Kombináciou 4D-STEM s magnetickým modelovanímpolia vo vzorke arzenidu železa, vedci rozlíšili magnetické usporiadanie na 6 angstromov. Aj keď to neodstráni magnetické efekty v rozsahu jednotlivých atómov, umožnilo im to vyriešiť antiferomagnetický vzor arzenidu železa, ktorý sa opakuje v bunkách s 12 atómami.
Naša práca ukázala, že sa to dá vyriešiťmagnetický poriadok v malom meradle v experimentoch elektrónovej mikroskopie a v simuláciách s blízkou atómovou rozlišovacou schopnosťou. Aktívne vyvíjame metódy, ktoré budú stavať na tomto výsledku.
Pingshan Huang, profesor materiálovej vedy a inžinierstva a vedúci výskumu
Čítaj viac:
Vedci skúmali ultrajasný objekt, ktorý porušuje fyzikálny zákon
"More" kvarkov vo vnútri jedného protónu: z čoho pozostáva elementárna častica
Pozrite sa na mapu Marsu s najvyšším rozlíšením: 110 000 snímok a 5,7 bilióna pixelov