Дослідники з Університету Іллінойсу в Урбані-Шампейні розробили технологію вивчення
Мікроскопічний магнетизм традиційно вимірюють здопомогою скануючої електронної мікроскопії, що просвічує, або STEM, в якій електронний промінь фокусується на матеріалі. Електричні взаємодії між променем та структурою матеріалу використовуються для отримання зображень окремих атомів у матеріалі, але промінь також взаємодіє з магнітною структурою матеріалу. Найкращі методи досі дозволяли досягти дозволу на кілька нанометрів.
Щоб досягти вищого дозволу,дослідники використовували потужнішу чотиривимірну електронну мікроскопію. Стандартні методи STEM реєструють падіння інтенсивності променя у міру його взаємодії з матеріалом, але 4D-STEM фіксує повні двовимірні картини розсіювання, коли електронний промінь сканує поверхню матеріалу у двох напрямках. Ці дані дозволили дослідникам шукати складніші сигнали атомного антиферомагнетизму в діаграмах повного променя.
Схема вивчення магнітних властивостейантиферомагнетика: промінь мікроскопа падає на зразок матеріалу, детектори збирають дані про «магнітний узор». Зображення: The Grainger College of Engineering на University of Illinois Urbana-Champaign
Постійні магніти, які можна знайти всюдихолодильниках, існують тому, що їх складові атоми поводяться як мініатюрні магніти. Вони вирівнюються і поєднуються, щоб сформувати більший магніт у явищі, званому феромагнетизмом. Є деякі матеріали — антиферомагнетики, в яких атомарні магніти натомість утворюють візерунок, що чергується, тому матеріал не має чистої намагніченості.
Поєднавши 4D-STEM з моделюванням магнітнихполів у зразку арсеніду заліза, дослідники дозволили магнітний порядок до 6 ангстрем. Хоча це не усуває магнітні ефекти в масштабі окремих атомів, це дозволило їм дозволити антиферомагнітний патерн залізного арсеніду, який повторюється в осередках з 12 атомів.
Наша робота показала, що можна дозволитидрібномасштабний магнітний порядок в експериментах з електронною мікроскопією та в моделюванні майже з атомарною роздільною здатністю. Ми активно розробляємо методи, що спиратимуться на цей результат.
Піншан Хуанг, професор матеріалознавства та інженерії та керівник дослідження
Читати далі:
Вчені вивчили надяскравий об'єкт, який порушує закон фізики
«Море» кварків усередині одного протону: з чого складається елементарна частка
Подивіться на карту Марса з найвищою роздільною здатністю: 110 000 кадрів та 5,7 трлн пікселів