طبقات نانو بدون صورة طبق الأصل

الهيكل المغناطيسي في الطبقة المعدنية الرقيقة يكون دائمًا في نفس الترتيب ثلاثي الأبعاد

قراءة بصوت عال

الصورة والصورة المتطابقة متشابهة ، ولكن ليست متشابهة بالضرورة - هذه الرؤية ليست جديدة بالتأكيد. لكن الآن ، أعلن باحثون ألمان في "الطبيعة" أن الطبيعة تفضل أيضًا شكلًا معينًا على صورتها المرآة حتى في حالة الهياكل المغناطيسية في طبقات معدنية رقيقة. باستخدام المحاكاة الحاسوبية ، حسبوا أنه في طبقة المنغنيز بسمك الطبقة الذرية واحد فقط ، يحدث دائمًا نفس الترتيب ثلاثي الأبعاد ، ولا يحدث أبدًا في صورة معكوسة.

{} 1L

الهياكل التي لا يمكن تحويل صورتها وصورتها المتطابقة عن طريق التحول إلى بعضها البعض يطلق عليها العلماء "chiral". مثال على ذلك يد الإنسان. تتميز أشكال التباين في أبعادها الأصغر بخصائص مذهلة: في الطبيعة ، على سبيل المثال ، توجد العديد من البوليمرات الحيوية ، مثل الأحماض الأمينية ، وهي اللبنات الأساسية للبروتين ، في واحد من اثنين من المتغيرات النظرية التي يمكن تخيلها ؛ إنها متجانسة. صورة المرآة موجودة فقط في المختبر.

Spintronics كحقل مستقبلي

ويؤكد البروفيسور ستيفان بلوجل ، مدير معهد يوليش لأبحاث الحالة الصلبة ، على أن "هذه الهياكل اللولبية تعتبر مرشحة حارة للتطبيقات ، على سبيل المثال في مجال" سبينترونيكس "في المستقبل ، لأنها تتيح الجمع بين الخصائص الإلكترونية والبصرية والمغناطيسية والهيكلية". العثور عليها. "في مكونات المستقبل ، يمكن للتيار المتدفق أن يضفي زخمًا زاويًا على الهيكل المغناطيسي ويضعه في الحركة." الأشكال الصغيرة ليست جديدة ، لكن لم تكن معروفة من قبل إلا بواسطة هياكل بلورية نادرة جدًا.

لم يكن الأمر كذلك حتى عمل الفيزيائيين في Forschungszentrum Jülich ، حيث تبين أنهم متاحون أيضًا في مواد أخرى يسهل إنتاجها نسبيًا ، ويسهل فحصها وتستخدم على نطاق واسع بالفعل في التطبيقات - طبقات معدنية رقيقة. يشهد مؤلفو مقالة مصاحبة في فصل Nature بعنوان "News and Views" على العمل أكثر من مجرد أهمية أكاديمية: فهم ومراقبة الدوران المغنطيسي في الأفلام الرقيقة سيكونون مناسبين تمامًا للتطبيقات الجديدة ، مثل وسائط التخزين الممغنطة ذات الكثافة العالية جدًا. عرض

تحول تجميد موجة

إن الهيكل المغناطيسي الذي وجده عالم الفيزياء النظري بلوجل وزملاؤه يذكرنا بموجة الانقلاب التي تجمدت في حركتها ، ممدودة وغالبًا ما تكون متشابكة. صورة المرآة ، وهي موجة مقلوبة ، غير موجودة ، على الأقل في طبقة المنغنيز التي تمت دراستها. ومع ذلك ، يجب إجراء العمليات الحسابية مرة أخرى لكل مادة ولكل طبقة سمك. وهذه الحسابات تستغرق وقتًا طويلاً - فهي تستهلك عشرات الآلاف من الساعات من وقت الحوسبة على أسرع أجهزة الكمبيوتر في عصرنا. يستفيد العلماء من حقيقة أن لديهم إمكانية الوصول إلى اثنين مما يسمى الحواسيب الفائقة مباشرة في معهد يوليش جون فون نيومان للحوسبة (NIC) ، والتي يمكن أن تقلل من وقت الحساب إلى حوالي شهر واحد. سيمكنهم ذلك من دراسة الهياكل المغناطيسية الأكثر تعقيدًا.

حقق الباحثون اختراقًا علميًا لأنهم أدرجوا في حساباتهم لأول مرة تفاعلًا مغناطيسيًا مهملاً سابقًا ، ما يسمى بتفاعل Dzyaloshinskii-Moriya (DM) ، والذي لا يلعب أي دور في النظر في خصائص حجم المنجنيز والمعادن المماثلة. تمكن الفيزيائيون من إثبات أنه ينشأ عندما يتم تطبيق طبقات المنغنيز الذري الرقيقة على سطح ما.

تفاعل DM هو الآلية الأساسية للترتيب الفريد للحظات المغناطيسية الأولية. نجح فيزيائيو الحالة الصلبة في يوليش لأول مرة في تحديد قوة التفاعل. الباحثون مقتنعون بأن نتائجهم ستغير جوهريًا فهم المغناطيسية في الأبعاد النانوية: "عملنا يخلق أسسًا جديدة ويفتح مجالًا جديدًا تمامًا للبحث. لا نزال في البداية ، "يعتقد بلوجيل. ويؤكد مؤلفو المقالة المصاحبة في "الطبيعة" أن "العديد من النتائج والتفسيرات السابقة يجب الآن استجوابها مرة أخرى."

(idw - Forschungszentrum J lich، 10.05.2007 - AHE)