Unang Eksperimental na Pagmamasid sa Tatlong Dimensional na Magnetic na “Vortex Rings”

Itinayong muli ang mga singsing na swirl sa loob ng mga magnetic micropil. Kredito: Claire Donnelly

Ang unang pang-eksperimentong pagmamasid ng three-dimensional magnetic ‘swirl ring’ ay nagbibigay ng isang pangunahing pananaw sa mga kumplikadong istraktura ng nanoscale sa loob ng maramihang mga magnet at nag-aalok ng mga bagong pananaw para sa mga aparatong pang-magnetiko.

Ang mga magnet ay madalas na naglalaman ng nakatagong kagandahan. Kumuha tayo ng isang simpleng pang-akit na fridge: counter-intuitively, ang isang panig ay “malagkit” ngunit hindi ang iba. Ang sikreto ay nakasalalay sa pag-aayos ng magnetization sa isang mahusay na tinukoy na pattern sa loob ng materyal. Ang mas kumplikadong mga magnetization na texture ay nasa gitna ng maraming mga modernong teknolohiya tulad ng mga hard disk drive. Ngayon, isang internasyonal na pangkat ng mga siyentista sa Paul Scherrer Institute PSI, ETH Zurich, University of Cambridge, Donetsk Institute of Physics and Engineering, at ang RAS Institute for Computational Mathematics sa Moscow ang nag-ulat ng pagtuklas ng hindi inaasahang mga istrukturang pang-magnetiko sa loob ng isang maliit na haligi. magnetikong materyal gadolinium cobalt.

Tulad ng isinulat nila sa isang artikulong nai-publish sa magazine noong Nobyembre 30, 2020 Likas na Physics,[1] Napagmasdan ng mga mananaliksik ang mga pagsasaayos na hugis ng sub-micrometer loop, na inilarawan nila bilang mga singsing na magnetic eddy. Malayo pa sa kanilang apela sa aesthetic, maaaring ipakita ng mga pagkakayari na ito ang landas sa mas kumplikadong mga istrukturang tatlong-dimensional na umuusbong sa magnet stack at maaaring balang araw ay maging batayan para sa mga bagong aplikasyon ng teknolohikal.

Kamangha-manghang mga pananaw

Ang pagtukoy ng pag-aayos ng magnetisasyon sa loob ng isang pang-akit ay labis na mahirap, lalo na para sa mga istrakturang micro- at nanoscale, kung saan ang mga pag-aaral ay karaniwang limitado sa pagtingin sa isang mababaw na layer sa ibaba lamang ng ibabaw. Nagbago ito noong 2017 nang ang mga mananaliksik sa PSI at ETH Zurich ay nagpakita ng isang bagong paraan ng X-ray para sa nanotomography ng mga malalaking magnet na ipinakita nila sa mga eksperimento sa Swiss Light Source. SLS.[2] Ang pagsulong na ito ay nagbukas ng isang natatanging window sa panloob na buhay ng mga magnet at nagbigay ng isang tool para sa pagtukoy ng mga three-dimensional na magnetic configurations sa nanoscale sa loob ng mga sample na kasing laki ng micrometer.

Ang Vortex Rings Sa Loob ng Mga Magnetic Micropile

Itinayong muli ang mga singsing na swirl sa loob ng mga magnetic micropil. Kredito: Claire Donnelly

Gamit ang mga kakayahang ito, ang mga miyembro ng orihinal na koponan, kasama ang mga internasyonal na tagatulong, ay nagsimula na sa isang bagong teritoryo. Ang mga kapansin-pansin na mga hugis ng singsing na kanilang napagmasdan ay lilitaw sa parehong mga halimbawa ng gadolinium cobalt micropiles, kung saan dati nilang napansin ang mga kumplikadong magnetic configuration ng mga eddies (ang uri na nakikita habang umaagos ang tubig sa isang lababo) at ang kanilang mga topological counterpart, antivortises. Ito ay isang una, ngunit ang pagkakaroon ng mga tisyu na ito ay hindi nakakagulat sa sarili nitong. Ngunit sa hindi inaasahan, natagpuan din ng mga siyentista ang mga loop na binubuo ng vortex at antivortice na pares. Ang pagmamasid na ito ay napatunayan na nakakagulat noong una. Gamit ang aplikasyon ng mga bago at sopistikadong mga diskarte sa pagtatasa ng data, sa kalaunan natagpuan nila ang mga istrukturang ito na tinaguriang mga swirl ring – mahalagang mga hugis-singsing na eddies.

Isang bagong pagkuha sa isang lumang kwento

Pamilyar ang mga singsing ng Vortex sa sinumang nanonood ng mga dolphin na nakakakita ng mga singsing na usok na hinipan para sa kanilang sariling libangan pati na rin para sa madla, o upang makagawa ng hugis-singsing na mga bula ng hangin. Ang bagong natuklasang mga singsing na magnetikong vortex ay kamangha-manghang sa kanilang sariling karapatan. Ang kanyang mga obserbasyon ay hindi lamang nakumpirma ang mga hula na nagawa dalawampung taon na ang nakalilipas, ngunit malulutas din ang tanong kung maaaring umiiral ang mga naturang istruktura. Nag-alok din sila ng mga sorpresa. Sa partikular, ang mga singsing na magnetikong vortex ay hinulaang maging isang pansamantalang kababalaghan, ngunit sa mga eksperimento ngayon na iniulat, ang mga istrukturang ito ay naging napakatatag.

Ang katatagan ng mga singsing na pang-magnetic swirl ay dapat magkaroon ng mahahalagang praktikal na kahihinatnan. Una, dahil ang mga singsing ng usok ay patuloy na gumagalaw sa hangin, o dahil may mga singsing ng mga bula ng hangin sa tubig, maaari silang potensyal na lumipat sa pagitan ng mga magnetikong materyales. Ang pag-aaral kung paano makontrol ang mga loop sa loob ng dami ng magnet ay maaaring magbukas ng mga kagiliw-giliw na mga prospect para sa mahusay na enerhiya na imbakan at pagproseso ng data ng 3D. Mayroon ding interes sa pisika ng mga bagong istraktura na ito, dahil ang mga singsing ng magnetic vortex ay maaaring tumagal ng mga hugis na hindi posible para sa gusto ng usok at bubble. Ang koponan ay na-obserbahan ang ilang mga natatanging mga pagsasaayos, at ang kanilang hinahanap sa hinaharap na mga tuklas ay nangangako na magdala ng mas maraming magnetikong kagandahan sa ilaw ng araw.

Mga Sanggunian:

  1. “Pang-eksperimentong pagmamasid sa pag-ikot ng singsing sa isang malaking magnet” nina Claire Donnelly, Konstantin L. Metlov, Valerio Scagnoli, Manuel Guizar-Sicairos, Mirko Holler, Nicholas S. Bingham, Jörg Raabe, Laura J. Heyderman, Nigel R. Cooper at Sebastian Gliga , Nobyembre 30, 2020, Likas na Physics.
    DOI: 10.1038 / s41567-020-01057-3
  2. Claire Donnelly, Manuel Guizar-Sicairos, Valerio Scagnoli, Sebastian Gliga, Mirko Holler, Jörg Raabe at Laura J. Heyderman, “Three-dimensional magnetization istruktura na isiniwalat ng X-ray vector nanotomography”, Hulyo 20, 2017, Kalikasan.
    DOI: 10.1038 / kalikasan23006

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Ang sinaunang ilog ng Delta ay minsang nagdadala ng likidong tubig sa ibabaw ng Mars

Eberselded Crete Delta: Ang sinaunang istraktura ng sinaunang ilog na Delta ay nagdala ng likidong tubig sa ibabaw ng Mars. Kredito: ESA /...

Ang Unang Mapa ng 3D Soundtrack para sa Panloob na Tainga na Ginawa Ng Advanced na Teknolohiya ng X-ray

Cochlea ear at auditory nerve membrane. Ang mga banda ng oktaba ay binibigyan ng iba't ibang kulay. Ang mga tao ay makakahanap...

Ang tagumpay sa tagumpay para sa solar fuel na ginawa ng paghahati ng tubig

Gumamit ang mga mananaliksik ng parehong mga computer at mikroskopyo upang malaman ang isang paraan upang potensyal na madagdagan ang pagganap ng aparato, gamit...

Ang 42,000-taong-gulang na mga puno ay nagdidirekta ng tumpak na pagtatasa ng huling pagbabago ng magnetic field ng Daigdig

Ang tala ng mga sinaunang puno ng lung mula sa Nagava, New Zealand. Kredito: Nelson Parker Ang mga sukat ng radiocarbon ng mga labi...

Isang bagong materyal na pambihirang tagumpay para sa matatag na mataas na boltahe na solidong mga baterya ng estado

Ang isang pangkat ng mga mananaliksik ay bumuo at gumawa ng isang bagong conductor ng sodium ion para sa solid-state sodium ion na baterya...

Newsletter

Subscribe to stay updated.