Dolar 9,3218
Euro 10,8357
Altın 529,53
BİST 1.418
Adana Adıyaman Afyon Ağrı Aksaray Amasya Ankara Antalya Ardahan Artvin Aydın Balıkesir Bartın Batman Bayburt Bilecik Bingöl Bitlis Bolu Burdur Bursa Çanakkale Çankırı Çorum Denizli Diyarbakır Düzce Edirne Elazığ Erzincan Erzurum Eskişehir Gaziantep Giresun Gümüşhane Hakkari Hatay Iğdır Isparta İstanbul İzmir K.Maraş Karabük Karaman Kars Kastamonu Kayseri Kırıkkale Kırklareli Kırşehir Kilis Kocaeli Konya Kütahya Malatya Manisa Mardin Mersin Muğla Muş Nevşehir Niğde Ordu Osmaniye Rize Sakarya Samsun Siirt Sinop Sivas Şanlıurfa Şırnak Tekirdağ Tokat Trabzon Tunceli Uşak Van Yalova Yozgat Zonguldak
İstanbul 16 °C
Sağanak Yağışlı

Araştırmacılar Mıknatısları Kontrol Etmenin Yeni Bir Yolunu Geliştirdi

27.09.2021
20
Araştırmacılar Mıknatısları Kontrol Etmenin Yeni Bir Yolunu Geliştirdi

Tarafından

Oklar, bir kafes içindeki gadolinyum (kırmızı) ve kobalt (mavi) atom dizilerinin manyetizasyonlarını gösterir. Üstteki elektrotlara bir voltaj uygulamak (sarı yamalar), manyetik malzemeye hidrojen yükler, bu da altındaki manyetizasyonların göreceli büyüklüğünü değiştirir ve o alandaki genel manyetik alanın yönünü değiştirir. Kredi: Araştırmacıların izniyle

Tersinir sistem, parçacıkların manyetik yönünü küçük bir voltajla değiştirebilir; daha hızlı veri depolamaya ve daha küçük sensörlere yol açabilir.

Her gün karşılaştığımız mıknatısların çoğu “ferromanyetik” malzemelerden yapılmıştır. Bu malzemelerdeki çoğu atomun kuzey-güney manyetik eksenleri aynı yönde sıralanmıştır, bu nedenle kolektif kuvvetleri önemli bir çekim oluşturacak kadar güçlüdür. Bu malzemeler, günümüzün yüksek teknoloji dünyasındaki veri depolama cihazlarının çoğunun temelini oluşturur.

Daha az yaygın olan, ferrimanyetik malzemelere dayalı mıknatıslardır ve “i” ile gösterilir. Bunlarda, bazı atomlar bir yönde hizalanırken, diğerleri tam tersi şekilde hizalanır. Sonuç olarak, ürettikleri toplam manyetik alan, iki tür arasındaki dengeye bağlıdır – eğer bir yöne diğerinden daha fazla işaret edilmiş atom varsa, bu fark o yönde net bir manyetik alan üretir.

Prensip olarak, manyetik özellikleri dış kuvvetlerden güçlü bir şekilde etkilendiğinden, ferrimanyetik malzemeler, günümüzün geleneksel ferromanyetlerinden çok daha hızlı ve belirli bir alana daha fazla veri toplayabilen veri depolama veya mantık devreleri üretebilmelidir. Ancak şimdiye kadar, bir veri depolama cihazında 0’dan 1’e çevirmek için bu mıknatısların yönünü değiştirmenin basit, hızlı ve güvenilir bir yolu yoktu.

Araştırmacılar İLE BİRLİKTE ve başka yerlerde, sadece küçük bir uygulanan voltaj kullanarak bir ferrimagnetin manyetik polaritesini 180 derece hızla değiştirmenin bir yolu olan böyle bir yöntem geliştirdiler. Araştırmacılar, keşfin yeni bir ferrimanyetik mantık ve veri depolama cihazları çağını başlatabileceğini söylüyor.

180 Derece Net Mıknatıslanma Anahtarlaması

Bu diyagram, bir voltaj uygulayarak net manyetizasyonun 180 derecelik bir anahtarlamasını üretmek için tasarlanmış cihazların yapısını göstermektedir. Kredi: Araştırmacıların izniyle

Bulgular dergide görünüyor Doğa NanoteknolojiPostdoc Mantao Huang, MIT malzeme bilimi ve teknolojisi profesörü Geoffrey Beach ve nükleer bilim ve teknoloji profesörü Bilge Yıldız’ın yanı sıra MIT ve Minnesota, Almanya, İspanya ve Kore’de 15 kişi tarafından yayınlanan bir makalede.

Yeni sistem, nadir toprak geçiş metali ferrimanyetleri olarak bilinen bir malzeme sınıfının parçası olan gadolinyum kobalt adı verilen bir malzeme filmi kullanıyor. İçinde, iki element birbirine kenetlenen atom kafesleri oluşturur ve gadolinyum atomlarının manyetik eksenleri tercihen bir yönde hizalanırken, kobalt atomları zıt yönü gösterir. Bileşiminde ikisi arasındaki denge alaşım malzemenin genel manyetizasyonunu belirler.

Ancak araştırmacılar, filmin yüzeyi boyunca su moleküllerini oksijen ve hidrojene bölmek için bir voltaj kullanarak, oksijenin dışarı atılabileceğini ve hidrojen atomlarının – veya daha doğrusu tek proton olan çekirdeklerinin – malzemenin derinlerine nüfuz edebileceğini buldular. , ve bu manyetik yönelimlerin dengesini değiştirir. Değişiklik, net manyetik alan yönünü 180 derece değiştirmek için yeterlidir – tam olarak manyetik bellekler gibi cihazlar için gereken tam tersine çevirme türü.

Huang, “Bu yapıya hidrojen yükleyerek gadolinyumun manyetik momentini büyük ölçüde azaltabileceğimizi bulduk,” diye açıklıyor. Manyetik moment, cisim tarafından üretilen alanın gücünün bir ölçüsüdür. atomdönüş ekseni hizalaması.

MIT Malzeme Araştırması eş direktörü Beach, değişim, ısınmaya ve dolayısıyla ısı dağılımı yoluyla enerji israfına neden olacak uygulanan bir elektrik akımı yerine sadece voltaj değişikliği ile gerçekleştirildiğinden, bu süreç enerji açısından oldukça verimlidir, diyor. Laboratuvar.

Hidrojen çekirdeklerini malzemeye pompalama sürecinin son derece iyi huylu olduğu ortaya çıkıyor, diyor. “Biraz malzeme alıp o malzemeye başka atomlar veya iyonlar pompalarsanız, onu genişletip kıracağınızı düşünürdünüz. Ancak bu filmler için ortaya çıkıyor ve protonun çok küçük bir varlık olması nedeniyle, başarısızlığa yol açan türde bir yapısal yorgunluğa neden olmadan bu malzemenin büyük kısmına sızabiliyor.”

Bu kararlılık, zorlu testlerle kanıtlanmıştır. Huang, malzemenin hiçbir bozulma belirtisi olmaksızın 10.000 kutup tersine çevrilmesine maruz kaldığını söylüyor.

Beach, malzemenin yararlı uygulamalar bulabilecek ek özelliklere sahip olduğunu söylüyor. Malzemedeki tek tek atomlar arasındaki manyetik hizalama biraz yay gibi çalışır, diye açıklıyor. Bir atom diğerleriyle hizadan çıkmaya başlarsa, bu yay benzeri kuvvet onu geri çeker. Ve nesneler yaylarla bağlandığında, malzeme boyunca hareket edebilen dalgalar üretme eğilimindedirler. “Bu manyetik malzeme için bunlara spin dalgaları denir. Malzemede manyetizasyon salınımları elde edersiniz ve bunlar çok yüksek frekanslara sahip olabilirler.”

Aslında, terahertz aralığının yukarısında salınabilirler, diyor, “bu da onları benzersiz bir şekilde çok yüksek frekanslı elektromanyetik radyasyon üretme veya algılama yeteneğine sahip kılıyor. Çok fazla malzeme bunu yapamaz.”

Beach, bu fenomenin sensörler biçimindeki nispeten basit uygulamalarının birkaç yıl içinde mümkün olabileceğini, ancak veri ve mantık devreleri gibi daha karmaşık olanların, kısmen ferrimagnet tabanlı teknolojinin tamamı nispeten daha uzun süreceği için daha uzun süreceğini söylüyor. yeni.

Temel metodoloji, bu özel manyetik uygulama türlerinin yanı sıra başka kullanımlara da sahip olabilir, diyor. “Bu, bir elektrik alanı kullanarak malzemenin kütlesi içindeki özellikleri kontrol etmenin bir yolu” diye açıklıyor. “Bu tek başına oldukça dikkat çekici.” Uygulanan voltajları kullanarak yüzey özelliklerini kontrol etmek için başka çalışmalar da yapıldı, ancak bu hidrojen pompalama yaklaşımının bu kadar derin değişikliklere izin vermesi, “geniş bir özellik yelpazesinin kontrolüne” izin verdiğini söylüyor.

Singapur Ulusal Üniversitesi’nde elektrik ve bilgisayar mühendisliği profesörü olan Hyunsoo Yang, “Modern silikon teknolojisinin temel mekanizması olan spin cihazlarının güç tüketimini azaltmak için voltaj kontrollü anahtarlama arandı” diyor. bu çalışma ile ilişkili değildi. “Bu çalışma, baskın alt örgüyü değiştirmek için voltaj kontrol konseptini bir ferrimanyete uyguladı ve etkili bir manyetik bit yazımı sağladı” diye ekliyor. Gerekli voltaj düşürülebilir ve hız iyileştirilebilirse, bu yeni yöntemin “alanda potansiyel olarak devrim yaratabileceğini” söylüyor.

Referans: Mantao Huang, Muhammad Usama Hasan, Konstantin Klyukin, Delin Zhang, Deyuan Lyu, Pierluigi Gargiani, Manuel Valvidares, Sara Sheffels, Alexandra Churikova, Felix Büttner tarafından “Ferrimagnetic düzenin voltaj kontrolü ve ferrimagnetic spin dokularının voltaj destekli yazılması”, Jonas Zehner, Lucas Caretta, Ki-Young Lee, Joonyeon Chang, Jian-Ping Wang, Karin Leistner, Bilge Yıldız ve Geoffrey SD Beach, 29 Temmuz 2021, Doğa Nanoteknoloji.
DOI: 10.1038 / s41565-021-00940-1

Ekip, İspanya, Barselona’daki ALBA Synchrotron Işık Kaynağı olan Minnesota Üniversitesi’ndeki araştırmacıları; Chemnitz Teknoloji Üniversitesi; Almanya’da Leibnitz IFW; Kore Bilim ve Teknoloji Enstitüsü; ve Seul’deki Yonsei Üniversitesi. Çalışma Ulusal Bilim Vakfı tarafından desteklendi; Savunma İleri Araştırma Projeleri Ajansı; Gelişmiş Bilgi Teknolojileri için Spintronic Malzemeler Merkezi; Kore Bilim ve Teknoloji Enstitüsü; Alman Bilim Vakfı; İspanya Ekonomi ve Rekabetçilik Bakanlığı; ve MIT Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Bölümü’ndeki Kavanaugh Fellows Programı.

.

Gelişmelerden zamanında haberdar olmak için Google News’te Bilim Portal’a ABONE OLUN

ETİKETLER: ,
ZİYARETÇİ YORUMLARI - 0 YORUM

Henüz yorum yapılmamış.