نانومواد

گرداب های مغناطیسی دایره کامل دارند

Magnetic vortices come full circle
گرداب بازسازی شده در داخل میکرو ستون مغناطیسی حلقه می زند. اعتبار: کلر دونلی

آهن ربا اغلب از زیبایی پنهانی برخوردار است. یک آهنربا یخچال ساده بگیرید: تا حدودی خلاف آن ، از یک طرف چسبناک است اما از طرف دیگر نه. این راز در نحوه چیدمان مغناطیس به صورت الگویی کاملاً مشخص در داخل ماده نهفته است. بافتهای پیچیده و مغناطیسی در قلب بسیاری از فناوریهای مدرن مانند درایوهای دیسک سخت قرار دارند. اکنون ، یک تیم بین المللی از دانشمندان در موسسه Paul Scherrer PSI ، ETH زوریخ ، دانشگاه کمبریج ، انستیتوی فیزیک و مهندسی دونتسک و موسسه ریاضیات عددی RAS در مسکو گزارش از کشف ساختارهای مغناطیسی غیر منتظره در داخل یک ستون کوچک ساخته شده ماده مغناطیسی گادولینیوم کبالت – سایپرز ، باشگاه دانش همانطور که آنها در مقاله ای که امروز در مجله Nature Physics منتشر شده است ، می نویسند ، محققان پیکربندی های حلقه ای شکل زیر میکرومتر را مشاهده کردند که آنها را حلقه های گرداب مغناطیسی تشخیص دادند. فراتر از جذابیت زیبایی شناختی ، این بافت ها ممکن است راهی برای ساختارهای سه بعدی پیچیده تر باشد که در بیشتر آهن ربا بوجود می آیند و می توانند روزی پایه ای برای کاربردهای جدید فناوری باشند.

بینش های مسحورکننده

تعیین آرایش مغناطیس در داخل یک آهنربا ، به ویژه برای ساختارهای در مقیاس خرد و نانو ، که مطالعات معمولاً محدود به مشاهده یک لایه کم عمق درست در زیر سطح است ، فوق العاده چالش برانگیز است. این در سال ۲۰۱۷ تغییر یافت هنگامی که محققان PSI و ETH زوریخ یک روش اشعه ایکس جدید برای نانوتوموگرافی آهنرباهای فله ارائه دادند ، که آنها در آزمایشات خود در منبع نور SLS سوئیس نشان دادند. این پیشرفت دریچه ای منحصر به فرد به زندگی درونی آهن ربا باز کرد و ابزاری را برای تعیین تنظیمات مغناطیسی سه بعدی در مقیاس نانو در نمونه های اندازه میکرومتر فراهم کرد.

با استفاده از این قابلیت ها ، اعضای تیم اصلی به همراه همکاران بین المللی اکنون وارد قلمرو جدیدی می شوند. اشکال حلقه ای خیره کننده ای که مشاهده کردند در همان نمونه های ریز ستون گادولینیوم کبالت دیده می شود که قبلاً آنها پیکربندی های مغناطیسی پیچیده متشکل از گرداب ها را شناسایی کرده بودند – نوعی از ساختارها که وقتی آب از یک غرق به پایین می پیچد و همتاهای توپولوژیکی آنها ، ضد ورق ها دیده می شود. این اولین بار بود ، اما وجود این بافت ها به خودی خود تعجب آور نبود. اما به طور غیرمنتظره ، دانشمندان حلقه هایی را نیز یافتند که از جفت گرداب و ضد گرداب تشکیل شده است. این مشاهده در ابتدا گیج کننده بود. با استفاده از تکنیک های پیچیده تجزیه و تحلیل داده ها ، آنها در نهایت مشخص کردند که این ساختارها به اصطلاح حلقه های گرداب – در اصل ، گرداب هایی به شکل دونات است.

Magnetic vortices come full circle
گرداب بازسازی شده درون میکرو ستون مغناطیسی حلقه می زند. اعتبار: کلر دونلی

پیچ و تاب جدیدی در یک داستان قدیمی

حلقه های گرداب برای همه کسانی که مخاطب خود را دیده اند برای سرگرمی خود و یا تماشای تولید دلفین ها برای ایجاد حباب های هوا به شکل حلقه ، آشنا هستند. حلقه های گرداب مغناطیسی تازه کشف شده در نوع خود فریبنده هستند. مشاهدات آنها نه تنها پیش بینی های انجام شده در حدود دو دهه پیش را تأیید می کند ، و این سوال را حل می کند که آیا چنین ساختارهایی می توانند وجود داشته باشند؟ آنها همچنین شگفتی هایی را ارائه دادند. به طور خاص ، پیش بینی شده است که حلقه های گرداب مغناطیسی یک پدیده گذرا است ، اما در آزمایشاتی که اکنون گزارش شده است ، این ساختارها به طور قابل توجهی پایدار هستند.

پایداری حلقه های گرداب مغناطیسی باید پیامدهای عملی مهمی داشته باشد. برای اولین بار ، آنها می توانند به طور بالقوه از طریق مواد مغناطیسی حرکت کنند ، زیرا حلقه های دود در حالی که هوا پایدار حرکت می کنند یا حباب هوا از طریق آب حلقه می زند. یادگیری نحوه کنترل حلقه ها در حجم آهنربا می تواند چشم اندازهای جالبی را برای ذخیره و پردازش داده های ۳-D با بهره وری انرژی باز کند. همچنین به دلیل حلقه های مغناطیسی گرداب ، به فیزیک این ساختارهای جدید نیز علاقه وجود دارد. می تواند اشکال غیر همسان برای دود و حباب آنها را داشته باشد. این تیم در حال حاضر برخی از تنظیمات منحصر به فرد را مشاهده کرده است و با پیشرفت بیشتر ، کاوش های بیشتر آنها نوید زیبایی مغناطیسی بیشتر را می دهد.


ماهیت مغناطیسی ساختارهای پیچیده مانند گرداب


اطلاعات بیشتر:
کلر دونلی و همکاران ، مشاهده تجربی حلقه های گرداب در آهن ربا ، فیزیک طبیعت (۲۰۲۰). DOI: 10.1038 / s41567-020-01057-3

تهیه شده توسط
موسسه پل شرر

استناد :
گرداب های مغناطیسی دایره کامل دارند (۲۰۲۰ ، ۳۰ نوامبر)
در ۵ دسامبر ۲۰۲۰ بازیابی شده است
از https://phys.org/news/2020-11-magnetic-vortices-full-circle.html

این برگه یا سند یا نوشته تحت پوشش قانون کپی رایت است. جدا از هرگونه معامله عادلانه به منظور مطالعه خصوصی یا تحقیق ، هیچ
نسخه ممکن است بدون اجازه کتبی تولید شود. محتوای مذکور فقط به هدف اطلاع رسانی ایجاد شده است.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

نوشته های مشابه

دکمه بازگشت به بالا