26 مايو 2020 (
أخبار Nanowerk) قام باحثون في UAB و ICMAB و ALBA Synchrotron ، بالتعاون مع UB و ICN2 ، بتطوير تقنية جديدة لتعديل خصائص مادة ميتا مغناطيسية محليًا. تتكون الطريقة من تطبيق الضغط المحلي على سطح المادة باستخدام إبر نانومترية وتسمح بتعديل أكثر سهولة ومحلية من الطرق الحالية (
آفاق المواد,
"التلاعب المحلي بالماغنطيسية عن طريق سلالة النانو"). يفتح البحث الباب أمام تحكم أكثر دقة ودقة في المواد المغناطيسية ويسمح بتحسين بنية وقدرة الذكريات الرقمية المغناطيسية. تعتمد بعض أجهزة الذاكرة حيث يتم تخزين المعلومات من الهواتف الذكية وأجهزة الكمبيوتر على تحكم دقيق للغاية في الخصائص المغناطيسية ، على نطاق نانوي. كلما كان هذا التحكم أكثر دقة ، زادت سعة التخزين والسرعة التي يمكن أن يتمتعوا بها. في بعض الحالات ، يتم استخدام مزيج من المغناطيسية الحديدية (حيث تشير مغناطيسية جميع الذرات في المادة في نفس الاتجاه) والمغناطيسية المضادة (حيث يتم استخدام مغناطيسية الذرات الموجودة في المادة بالتناوب في اتجاهين متعاكسين) لتخزين المعلومات. إحدى المواد التي يمكن أن تظهر هذين الترتيبين هي سبيكة الحديد والروديوم (FeRh) ، لأنها تُظهر انتقالًا مغناطيسيًا بين هاتين المرحلتين عند درجة حرارة قريبة جدًا من درجة حرارة الغرفة. على وجه الخصوص ، يمكن أن تغير الحالة من المغناطيسية المضادة إلى المغناطيسية المغناطيسية بمجرد تسخينها. تعتبر الحالة المغناطيسية المضادة أكثر قوة وأمانًا من الحالة المغناطيسية الحديدية ، حيث لا يمكن تغييرها بسهولة بسبب وجود مغناطيس بالقرب منها ، أي لا يمكن للحقل المغناطيسي الخارجي محو المعلومات بسهولة.
بعض عينات مادة FeRh metamagnetic جاهزة للتحليل في ALBA Synchrotron (IMAGE: ICMAB-CSIC) استخدم فريق من الباحثين من UAB و ICMAB و ALBA Synchrotron ، جنبًا إلى جنب مع علماء من UB و ICN2 ، الضغط الميكانيكي لتعديل هذا الانتقال وتثبيت الحالة المغناطيسية المضادة. لاحظ الباحثون أن الضغط على سطح سبيكة الحديد والروديوم بإبرة بحجم النانومتر يتسبب في تغيير الحالة المغناطيسية بطريقة بسيطة وموضعية. من خلال الضغط على مناطق مختلفة من المادة ، تمكن الباحثون من إنشاء جزر نانوية مغناطيسية مضادة للمغناطيسية مدمجة في مصفوفة مغناطيسية حديدية ، وهي مهمة صعبة للغاية مع التقنيات الحالية المتاحة. إذا تم تكرار العملية على كامل سطح السبيكة ، يمكن للتقنية الجديدة إحداث هذا التغيير عبر مساحات كبيرة من أنماط رسم المواد بدقة نانوية مع مناطق ذات خصائص مغناطيسية مختلفة ، مما يؤدي إلى إنشاء هياكل صغيرة مثل تلك التي يمكن تحقيقها حاليًا باستخدام طرق أكثر تعقيدًا.
تحسين تصغير الأجهزة المغناطيسية
يعد هذا تحسينًا كبيرًا لتصغير الأنماط التي يمكن بناؤها باستخدام المواد المغناطيسية ، وتحسين دقة الأدوات التي يستخدمها المهندسون لتصميم الأجهزة المغناطيسية للتكنولوجيا التي نستخدمها يوميًا. يوضح Ignasi Fina ، الباحث في معهد علوم المواد في برشلونة (ICMAB-CSIC) ، "الفكرة بسيطة جدًا" ، "في انتقالات الطور ، كل ما تفعله بالمواد له تأثير كبير على الخصائص الأخرى. سبائكنا لديها انتقال طور مغناطيسي. باستخدام إبرة بحجم نانومتر ، نقوم بتغيير الترتيب المغناطيسي بمجرد الضغط على المادة. على وجه التحديد ، يتغير من المغناطيسية المغناطيسية إلى المغناطيسية المضادة. ونظرًا لأن الإبرة نانومترية ، فإن التغيير في المقياس النانوي ". "يمكن أن تسمح التقنية الجديدة القائمة على تطبيق الضغط باستخدام الإبر النانوية ببناء أجهزة قياس النانو المغناطيسية بهياكل أصغر بكثير وأكثر قوة وأمانًا من الأجهزة الحالية ، مما يسهل تصنيع الذكريات المغناطيسية ببنيات مختلفة تعمل على تحسين قدراتها" ، يقول باحث ICREA من قسم الفيزياء في UAB ، Jordi Sort. هناك تقنيات أخرى تعتمد على تطبيق الجهد أو المجالات المغناطيسية الشديدة لزيادة استقرار المرحلة المغناطيسية المضادة للسبائك ، ولكنها تسبب تغييرات واسعة النطاق في المادة بأكملها ، مما يحد من قدرتها على التحكم والتصغير. يوفر تطبيق الضغط بطريقة محلية للغاية دقة غير مسبوقة ، مما يؤثر فقط على مناطق محلية صغيرة على نطاق نانومتر. عند الضغط ، تزداد درجة حرارة انتقال السبيكة ، ودرجة الحرارة التي تتغير فيها حالتها ، والتي تنطوي على التغيير في مغنطتها. من أجل حل التغييرات المغناطيسية حول المسافة البادئة الفردية على المقياس النانوي ، استخدم العمل المجهر الإلكتروني للانبعاث الضوئي جنبًا إلى جنب مع ازدواج اللون الدائري المغناطيسي للأشعة السينية في خط إشعاع CIRCE-PEEM من ALBA Synchrotron. يوضح مايكل فورستر ، عالم خط الأشعة في ALBA ، أن "تقنياتنا المعتمدة على ضوء السنكروترون تجعل من الممكن حل التغييرات على نطاق صغير حقًا".
تطبيقات في مجالات أخرى
التطبيقات الممكنة تتجاوز المواد المغناطيسية. يمكن تعديل حقيقة تعديل خصائص المادة عن طريق الضغط ، أي بتعديل حجم الخلية في تركيبها البلوري ، إلى أنواع أخرى من المواد. يعتقد الباحثون أن هذه التقنية تفتح الباب أمام طريقة جديدة للتشكيل النانوي للخواص الفيزيائية والوظيفية للمواد ، وتنفيذ بنى جديدة في أنواع أخرى من الأجهزة النانوية غير المغناطيسية والأجهزة الدقيقة.
المصدر: https://feeds.nanowerk.com/~/625214288/0/nanowerk/agwb~Nanoneedles-to-increase-the-capacity-and-robustness-of-digital-memories.php
