Meranie mikroskopických magnetov
2.11.2012 18:47:45 | Ján KlučárRIKEN research | Počet zobrazení: 3010x
Nedávno navrhnutá metóda by mala byť schopná merať pohyby miniatúrnych magnetov vo vnútri magnetických káblov s presnosťou milióny krát väčšou ako dnešné najmodernejšie metódy.
V mikroskopických škálach je stavba magnetických materiálov zložitá. Malé magnety, zvané domény, sa usporadúvajú spôsobom, ktorý určuje magnetické vlastnosti materiálu, v ktorom sa nachádzajú. Technológie, ako napríklad harddisky, využívajú tento systém na ukladanie údajov v individuálnych doménových smeroch. Avšak v poslednom desaťročí inžinieri a vedci sa začali stále viac zameriavať na to, čo sa deje medzi doménami, a nie v nich. Takisto navrhli nové logické, pamäťové, zmyslové a komunikačné prístroje, ktoré manipulujú steny oddeľujúce jednotlivé domény. Shin’ichi Hikino z RIKEN Advanced Science Institute spolu s tímom troch japonských vedcov nedávno navrhli novú, extrémne citlivú experimentálnu metódu merania pohybu stien domén.
Vedci využili a upravili technológiu najpresnejšieho známeho merania elektrického napätia. Táto technológia je založená na využití dvoch supravodičov oddelených od seba tenkou vrstvou materiálu, ktorý nie je supravodič. Keď je tento tenký prechod, nazývaný Josephsonov prechod, vystavený mikrovlnnému žiareniu, elektrické napätie v tomto prechode sa stane presným násobkom frekvencie tohto mikrovlnného žiarenia. Tento násobok sa dá úplne definovať základnými fyzikálnymi konštantami, čo vedie k presnosti merania tak vysokej, že ho využívajú na definovanie hodnoty voltu inštitúty po celom svete.
Hikino a jeho tím si uvedomili, že keby bola vrstva, ktorá nie je supravodičom, vyrobená z feromagnetu obsahujúceho minimálne dve magnetické domény, tak by sa pohyb stien domén dal merať s podobnou presnosťou. Príčinou toho je fakt, že každá pohyblivá stena domény má svoj magnetický moment, ktorý ovplyvňuje prúd a napätie na prechode. V ich teoreticky navrhnutej experimentálnej zostave, napätie pustené do feromagnetického káblu spôsobí kmitanie stien domén. Potom sa meraný prúd a napätie na prechode stane presným násobkom frekvencie kmitania stien domén.
Vďaka tomu sa dá použiť napätie merané cez prechod na meranie frekvencie kmitania stien domén s presnosťou milióny krát väčšou ako pri konvenčných metódach, ktoré majú chybu minimálne rádovo jednu tisícinu. Predpokladaná veľkosť prúdu a napätia na prechode je v mikroampéroch a mikrovoltoch pre feromagnetický kábel hrúbky päť nanometrov. Tieto hodnoty sa dajú ľahko zmerať, čo znamená, že navrhovaný spôsob je experimentálne uskutočniteľný.
Hikino očakáva, že táto metóda sa bude dať použiť aj na spresnenie pohybu stien domén, ako aj na vytvorenie štandardnej jednotky magnetickej dynamiky podobne, ako je volt jednotkou napätia.