सर्पिलिंग बीम एंटीफेरोमैग्नेटिक स्टेट्स को अलग करते हैं

अप्रैल 29, 2023 (नानावरक न्यूज़) उन्नत प्रकाश स्रोत (एएलएस) पर उत्पन्न सर्पिल एक्स-रे बीम का उपयोग करते हुए, शोधकर्ताओं ने एक एंटीफेरोमैग्नेटिक जाली में ऊर्जावान रूप से समतुल्य ("अपक्षयी") राज्यों के बीच अंतर किया (शारीरिक समीक्षा बी, "कक्षीय कोणीय गति के साथ बिखरे हुए एक्स-रे बीम में द्वैतवाद द्वारा एंटीफेरोमैग्नेटिक वास्तविक-स्थान विन्यास की जांच की गई"). कार्य इन बीमों की उन संपत्तियों की जांच करने की क्षमता को दर्शाता है जो अन्यथा पहुंच योग्य नहीं होतीं, मौलिक रुचि की घटनाओं को बेहतर ढंग से समझने के लिए और जैसे अनुप्रयोगों के लिए स्पिंट्रोनिक्स. (ए) इस प्रयोग में, गोलाकार रूप से ध्रुवीकृत एक्स-रे एक जाली दोष के साथ एक एंटीफेरोमैग्नेट सरणी द्वारा बिखरे हुए थे, जो सकारात्मक और नकारात्मक हेलीसिटी दोनों के कक्षीय कोणीय गति (ओएएम) के साथ सर्पिल बीम का उत्पादन करते थे। (बी) परिणामी विवर्तन पैटर्न बीम के ध्रुवीकरण और हेलिकिटी (एक प्रभाव जिसे डाइक्रोइज्म के रूप में जाना जाता है) के आधार पर भिन्न होता है। +1 और -1 के विवर्तन क्रम (H) वाली चोटियों में क्रमशः सकारात्मक और नकारात्मक हेलीसिटी (ℓ) होती है। प्रत्येक शिखर में आधा धनात्मक (लाल) और आधा ऋणात्मक (नीला) वृत्ताकार द्वैतवाद है, जिसमें विपरीत हेलीकॉप्टरों के लिए पैटर्न उलटा है। (छवि: बर्कले लैब)

एक मोड़ के साथ एक्स-रे किरणें

एक्स-रे प्रयोग सामग्रियों के इलेक्ट्रॉनिक और चुंबकीय गुणों को समझने के लिए एक महत्वपूर्ण उपकरण हैं। एक्स-रे के ध्रुवीकरण (यानी, दोलनशील विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र की दिशा) का उपयोग अक्सर अनिसोट्रॉपी या चिरैलिटी की जांच के लिए किया जाता है। एक्स-रे का एक गुण जिसका अभी तक प्रयोगों में उपयोग नहीं किया गया है वह है उनका कक्षीय कोणीय संवेग (OAM)। OAM के साथ एक्स-रे में अज़ीमुथली भिन्न-भिन्न चरण होते हैं, जिसका अर्थ है कि जैसे-जैसे एक्स-रे फैलता है, चरण मुड़ जाता है। इससे विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र में एक ढाल पैदा हो जाती है, जिससे मुड़े हुए फोटॉनों की सामग्रियों के साथ अलग-अलग अंतःक्रिया हो सकती है। OAM के साथ एक्स-रे में हेलीसिटी ℓ = ±1 होता है, जो इस बात से मेल खाता है कि चरण दक्षिणावर्त या वामावर्त दिशा में घूम रहा है या नहीं। प्रयोगों में ध्रुवीकरण का उपयोग कैसे किया जाता है, उसी के समान, OAM का उपयोग चिरलिटी और चुंबकत्व, और संभावित रूप से टोपोलॉजी जैसे अधिक विदेशी गुणों की जांच के लिए किया जा सकता है। यह एक्स-रे इमेजिंग और माइक्रोस्कोपी तकनीकों के रिज़ॉल्यूशन में भी सुधार कर सकता है। इस काम में, शोधकर्ताओं ने दिखाया कि कैसे गुंजयमान एक्स-रे स्कैटरिंग (आरएक्सएस) में हेलीकॉप्टर-निर्भर प्रभावों का उपयोग जाली के चुंबकीय विन्यास की जांच के लिए किया जा सकता है।

मुड़ी हुई रोशनी बनाना

ओएएम के साथ एक्स-रे बीम बनाने का एक तरीका टोपोलॉजिकल दोष से बिखरना है। यहां, सिलिकॉन सब्सट्रेट पर पर्मालोय नैनोमैग्नेट की एक वर्गाकार जाली को संश्लेषित किया गया था। टोपोलॉजिकल एज दोष उत्पन्न करने के लिए केंद्र में दो अतिरिक्त नैनोमैग्नेट डाले गए। (ए) टोपोलॉजिकल दोष के साथ नैनोमैग्नेट सरणी की एक स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप छवि। (बी) पीईईएम एक्सएमसीडी का उपयोग करके मापा गया चुंबकीय विन्यास, जाली के एंटीफेरोमैग्नेटिक ऑर्डर को दर्शाता है। (छवि: बर्कले लैब) एएलएस बीमलाइन 11.0.1.1 में, चुंबकीय विन्यास की छवि के लिए एक्स-रे मैग्नेटिक सर्कुलर डाइक्रोइज्म (एक्सएमसीडी) के साथ फोटोएमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (पीईईएम) का उपयोग किया गया था। परिणामों से पता चला कि नैनोमैग्नेट एंटीफेरोमैग्नेटिक रूप से ऑर्डर करते हैं, जहां मैग्नेटाइजेशन की दिशा आसन्न नैनोमैग्नेट पर वैकल्पिक होती है। यह जांचने के लिए कि ओएएम किरणें एंटीफेरोमैग्नेटिक जाली के बारे में क्या बता सकती हैं, आरएक्सएस प्रयोग एएलएस बीमलाइन 7.0.1.1 (कॉस्मिक स्कैटरिंग) पर गोलाकार ध्रुवीकृत प्रकाश के साथ किए गए थे। नैनोमैग्नेट से प्रकीर्णन ने सकारात्मक और नकारात्मक दोनों OAM हेलीकॉप्टरों के साथ किरणें बनाईं, और अलग-अलग एंटीफेरोमैग्नेटिक चोटियों पर विपरीत हेलीकॉप्टर के बीम की तुलना करने के लिए गोलाकार द्वैतवाद का उपयोग किया गया।

हेलीसिटी-निर्भर बिखराव

शोधकर्ताओं ने पाया कि वृत्ताकार द्वैतवाद का एक अलग पैटर्न होता है, जो विपरीत हेलीकॉप्टर की किरणों के लिए उलटा होता है। इसके अलावा, एंटीफेरोमैग्नेटिक जाली दो पतित जमीनी अवस्थाओं में से एक में बनती है, और हेलीसिटी-निर्भर परिपत्र द्वैतवाद का उपयोग उनके बीच अंतर करने के लिए किया जा सकता है। एंटीफेरोमैग्नेटिक ग्राउंड स्थिति को बदलना। जब 380 K तक गर्म किया जाता है और वापस कमरे के तापमान पर ठंडा किया जाता है, तो दो एंटीफेरोमैग्नेटिक ग्राउंड स्टेट्स में से एक यादृच्छिक रूप से बनता है। यहां, छह तापीय चक्रों में से प्रत्येक के लिए कमरे के तापमान का द्वैतवाद दिखाया गया है। (छवि: बर्कले लैब) चूंकि दो जमीनी अवस्थाएं पतित हैं, इसलिए यदि एंटीफेरोमैग्नेट को गर्म किया जाता है और कमरे के तापमान पर लौटाया जाता है, तो उन्हें समान संभावना के साथ बनना चाहिए। इसका परीक्षण करने के लिए, नैनोमैग्नेट सरणी को बार-बार 380 K तक गर्म किया गया और ठंडा किया गया। कमरे के तापमान पर, दोनों विन्यास लगभग समान संभावना के साथ दिखाई दिए, जैसा कि दो पतित जमीनी अवस्थाओं के बीच यादृच्छिक थर्मल स्विचिंग के लिए अपेक्षित था। यह दिखाने वाले पहले प्रयोगों में से एक है कि चुंबकत्व का अध्ययन करने के लिए प्रकाश की हेलिकिटी का उपयोग कैसे किया जा सकता है। ऐसे प्रयोगों में जाली के वास्तविक-अंतरिक्ष चुंबकीय विन्यास के बारे में जानकारी आमतौर पर पहुंच योग्य नहीं होती है, इसलिए यह कार्य आमतौर पर अन्य प्रयोगों में प्राप्त जानकारी से परे जानकारी प्राप्त करने के लिए ओएएम बीम की क्षमता को प्रदर्शित करता है। भविष्य के आशाजनक तरीकों में पारंपरिक एंटीफेरोमैग्नेट्स के गुंजयमान विवर्तन अध्ययन में ओएएम बीम का उपयोग करना, डोमेन दीवारों और दोषों के नैनोडिफ्रैक्शन अध्ययन में शामिल है, और, यदि ओएएम बीम का उपयोग विशिष्ट स्पिन सबलैटिस को मापने के लिए किया जा सकता है, तो सीधे स्पिन धाराओं को मापने के लिए।

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• स्रोत: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=62919.php