Sciencemag.cz
Doporučujeme
Magnony, skyrmiony, spintronika – paměti a možná i procesory nové generace budou nejspíš založeny na ovládání magnetických vlastností namísto elektrického náboje. Přitom ale teprve nyní přišli vědci s technikou, která umožňuje přímo pozorovat komplexní chování magnetických materiálů včetně různých extrémně rychlých „vln“ a „tornád“, a to včetně těch, které fungují v opravdu nanoměřítku.
Celé tvrzení si zaslouží menší vysvětlení. Třeba magnony a skyrmiony už známe, jenže z velmi zjednodušených situací na tenkých filmech, de facto ve 2D (poznámka PH: což také nemusí vadit, součástky pro elektroniku, senzory apod. mohou být rovněž prakticky ve 2D). Na University of Cambridge, University of Glasgow, ETH Zurich a švýcarském Paul Scherrer Institute nyní vyvinuli jako novou zobrazovací metodu magnetickou laminografii s časovým rozlišením (time-resolved magnetic laminography), která umožňuje sledovat a potenciálně ovládat magnetické jevy (změny magnetizace) také ve 3D.
Ve 3 rozměrech je modelování magnetizace velmi složité, vznikající vzory jsou komplikované a mění se velmi rychle a často na malém měřítku. Základní jednotky magnetizace, magnetické domény a související struktury, mívají velikosti v desítkách a stovkách nanometrů a na vnější magnetické pole nebo elektrický proud reagují v miliardtinách sekundy.
Magnetická laminografie s časovým rozlišením využívá rentgenové záření (synchrotronové, tj. vznikající v urychlovačích elektronů, synchrotronech). To dokáže snímat magnetický stav ve 3D s dostatečným rozlišením (prostorovým kolem 70 pikosekund a časovým kolem 50 nanometrů). Výsledkem interakce je – po použití speciálního rekonstrukčního algoritmu – sedminidenzionální datový soubor (tři rozměry polohy bodu, tři rozměry pro směr orientace magnetického pole v daném bodu, jeden rozměr pro čas). Po vizualizaci dat vědci spatřili něco, co vypadalo jako víry, vlny a tornáda nanočástic ukazující, jak magnetický materiál reaguje na změnu vnějšího magnetického pole. Jak už bylo řečeno, podobné jevy šlo dosud pozorovat prakticky pouze ve 2 rozměrech.
Nová technika byla prozatím použita pro studium konvenčních magnetů, ale s jejím využitím by mělo být možné i ladit výrobu magnetů nových typů, např. nanomagnetů tištěných 3D tiskem.
Time-resolved imaging of three-dimensional nanoscale magnetization dynamics, Nature Nanotechnology (2020). DOI: 10.1038/s41565-020-0649-x , https://nature.com/articles/s41565-020-0649-x
Zdroj: University of Cambridge/Eurekalert.org
