高分辨率显微镜确认纳米级磁性特性

顶行显示了电子相,第二行显示了磁性感应,底行显示了多层材料样品中不同磁性域特征的模拟相的原理图。第一列是用于对称薄膜材料的,第二列是用于包含gadolin和钴的不对称薄膜。比例尺为200纳米(十亿分之一)。虚线表示域壁,箭头表示分子的手性。(图片来源:伯克利实验室)

劳伦斯·伯克利国家实验室(Berkeley Lab)的一个研究团队已证实在具有混乱结构的多层材料的纳米厚样品中存在手性。欧洲杯足球竞彩该信息可用于数据的传输和存储。

由于大多数电子设备都取决于电子的电荷流,因此全球研究人员疯狂地寻找创新的方式来通过开发材料和技术来控制其他固有电子性状,例如它们的旋转原子和轨道,这些方法可以欧洲杯足球竞彩可以想象是类似于在各个方向上调整为面部的指南针。

研究认为,这些特性可以通过启用SpinTronics来导致更可靠,更快和较小的数据存储,其中一个方面是旋转电流应用于操纵域和域壁的应用。现在,与传统设备相比,开发以旋转型驱动的设备相比,产生较低的热量和更少的功率。

在最近的一项研究中,来自伯克利实验室的分子铸造厂和高级光源(ALS)的研究人员证实,在相反的旋转的相邻磁性域之间的过渡区域(称为域壁)中存在手性。

研究人员认为,可以控制手性,以控制磁性域并传输零,以及像传统计算机记忆中一样。

样品由钴和gadolin的无定形合金组成,插入了鸢尾层和铂的超薄层之间,这些层对相邻的自旋产生了强烈的影响。

在当今的计算机电路中,硅晶片通常基于硅形式的硅形式,具有定期订购的结构。在这项研究中,实验中使用的材料样品是无定形的(或非晶体),表明它们的原子结构是混乱的。

实验表明,域壁的磁性特性表现出主要的手性,可能会翻转到相反。这种翻转机制将是基于电子的旋转特性的旋转基质和不同研究领域的至关重要的启用技术。

为了优化这种手性效应,研究团队努力确定元素的最佳浓度,厚度和分层以及其他因素。

现在,我们有证据表明,我们可以在无定形的薄膜中具有手性磁性,这是以前没有人展示的。透明

罗伯特·斯特鲁贝尔(Robert Streubel),首席作家

Streubel还指出,实验的有利结果为调节域壁(例如手性)的某些特征(例如手性)的方式铺平了道路,并使用光使用光的材料的手性特性。

Streubel表示,尽管它们具有混乱的结构,但也可以生产无定形的材料来抑制用于旋转型应用的晶体材料的某些缺点。欧洲杯足球竞彩

研究人员在伯克利实验室的分子铸造厂采用了一种特殊的高分辨率电子显微镜方法,并在声称的洛伦兹观察模式中进行了实验,以对材料样品的磁性特征进行成像。

将结果与ALS的X射线方法合并,称为磁圆二色性光谱,以确认样品中的纳米级磁性手性。

分子铸造厂国家电子显微镜中采用的Lorentz显微镜方法提供了解决称为自旋纹理的磁性域特性所需的纳米仪分辨率。

该乐器的这种高空间分辨率使我们能够看到域墙中的手性,我们浏览了整个材料的堆栈。欧洲杯足球竞彩透明

彼得·菲舍尔(Peter Fischer),合着者

菲舍尔说,例如,使用X射线和电子束的高度精确,高分辨率的实验方法,例如,研究人员能够研究没有明确定义结构的复杂材料。欧洲杯足球竞彩

Fischer表示,鉴于下一代X射线和电子探针的最终研究工具将使研究人员能够以原子分辨率直接查看磁切换发生在材料界面中的磁切换,该材料的界面是fomtsecond的 - 一四分之一的四分之一秒 - 时间表。

因此,我们的下一步是进入无定形系统中这些域壁的手性的动态:在这些域壁移动时图像它们,并查看原子如何组装在一起。”

彼得·菲舍尔(Peter Fischer),合着者

Lorentz显微镜方法的结果被喂入由Streubel量身定制的数学算法,以确定手性和域壁类型。另一个困难是,在传统方法的帮助下,优化了样品的生长,以实现手性效应。

将来,可以将算法以及实验方法应用于完整的样品材料,并“欧洲杯足球竞彩对于不同的目的,应推广到不同的材料欧洲杯足球竞彩,” Streubel说。

该团队还认为,这项研究可以帮助诱导与旋转轨道人的有关的研发,在这种旋转轨道上,“拓扑保护”(具有弹性和稳定的)旋转质地可能会替代材料中微小域壁的传播,并导致材料快速,较小与传统设备相比,计算功率需求较低的设备。

分子铸造厂和ALS是科学用户设施办公室。欧洲杯线上买球美国能源部科学办公室支持这项研究。欧洲杯线上买球

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