Magnetisme under forstørrelsesglasset

At kunne bestemme magnetiske egenskaber af materialer med sub-nanometer præcision ville i høj grad forenkle udviklingen af ​​magnetiske nanostrukturer til fremtidige spintroniske enheder. I en artikel offentliggjort i Naturkommunikation Uppsala-fysikere tager et stort skridt mod dette mål - de foreslår og demonstrerer en ny målemetode, der er i stand til at detektere magnetisme fra områder så små som 0,5 nm ² .

På grund af den stadigt voksende efterspørgsel efter mere kraftfulde elektroniske enheder skal næste generation af spintroniske komponenter have funktionelle enheder, der kun er nogle få nanometer store. Det er nemmere at bygge en ny spintronic enhed, hvis vi kan se det tilstrækkeligt detaljeret. Dette bliver mere og mere vanskeligt med den hurtige fremmarch af nanoteknologier, især når vi ikke kun har brug for et overordnet billede "hvordan tingen ser ud", men kender også dens fysiske egenskaber på nanoskala. Et af instrumenterne, der er i stand til et så detaljeret udseende, er et transmissionselektronmikroskop.

Elektronmikroskop er et unikt eksperimentelt værktøj, der tilbyder videnskabsmænd og ingeniører et væld af information om alle slags materialer. Til forskel fra optiske mikroskoper, den bruger elektroner til at studere materialerne, og takket være det opnår den en enorm forstørrelse. For eksempel, i krystaller kan man endda observere enkelte søjler af atomer. Elektronmikroskoper giver rutinemæssigt information om struktur, materialers sammensætning og kemi. For nylig fandt forskere måder at bruge elektronmikroskoper til også at måle magnetiske egenskaber. der, imidlertid, atomopløsning er endnu ikke nået.

Et hold af tre fysikere fra Uppsala Universitet – Ján Rusz, Jakob Spiegelberg og Peter Oppeneer, sammen med kolleger fra Nagoya University (Japan) og Forschungszentrum Jülich (Tyskland) har udviklet og eksperimentelt bevist en ny metode, som gør det muligt at detektere magnetisme fra individuelle atomplaner. Arealet af prøven, hvorfra et magnetisk signal blev detekteret, er omkring en billion (10 ¹² ) gange mindre end for et gennemsnitligt sandkorn.

'Opdagelsen af ​​denne metode kom fra et uventet resultat opnået fra computersimuleringer. Det var en overraskelse, hvilket fik os til at grave dybere ned i det. Takket være det internationale samarbejde blev vores nysgerrige teoretiske observation kort efter efterfulgt af en eksperimentel bekræftelse', siger Ján Rusz.

En væsentlig fordel ved denne nye metode er dens lette anvendelse. Moderne transmissionselektronmikroskoper kan anvende metoden med det samme, uden behov for ændringer eller specialudstyr.