Pusaran magnet ultra kecil yang berputar terdeteksi dalam bahan yang mengandung besi

02 Apr 2023 (Berita Nanowerk) Mikroelektronika membentuk dasar dari banyak teknologi modern saat ini, termasuk telepon pintar, laptop, dan bahkan superkomputer. Ini didasarkan pada kemampuan untuk mengizinkan dan menghentikan aliran elektron melalui suatu material. Spin elektronik, atau spintronics, adalah spin-off. Ini didasarkan pada putaran elektron, dan fakta bahwa putaran elektron bersama dengan muatan listrik menciptakan medan magnet. “Properti ini dapat dieksploitasi untuk membangun blok dalam penyimpanan memori komputer masa depan, seperti otak dan sistem komputasi baru lainnya, dan mikroelektronik efisiensi tinggi,” kata Charudatta Phatak, pemimpin grup di divisi Ilmu Material di Departemen Energi AS (DOE ) Laboratorium Nasional Argonne. Sebuah tim termasuk peneliti di Argonne dan National High Magnetic Field Laboratory (MagLab) menemukan sifat mengejutkan dalam bahan magnetik besi, germanium, dan telurium. Bahan ini berbentuk lembaran tipis yang tebalnya hanya beberapa sampai 10 atom saja. Ini disebut feromagnet 2D. Tim menemukan bahwa dua jenis medan magnet dapat hidup berdampingan dalam bahan ultrathin ini. Ilmuwan menyebutnya meron dan skyrmion. Mereka seperti sistem badai mini yang berputar-putar yang menghiasi lanskap datar feromagnet. Tetapi mereka berbeda dalam ukuran dan perilaku berputar-putar. Simulasi menangkap tekstur pusaran yang berbeda dari skyrmions dan merons yang diamati dalam film tipis feromagnet. (Gambar oleh University of Edinburgh/berdasarkan gambar mikroskop yang dikumpulkan oleh Argonne pada sampel yang disiapkan di MagLab) Dikenal dan dipelajari selama sekitar 15 tahun, skyrmions berukuran sekitar 100 nanometer — kira-kira sama dengan satu molekul virus — dan medan magnetnya mengalir dalam pola yang rumit, menyerupai untaian simpul di tali. Baru-baru ini ditemukan, meron kira-kira berukuran sama dan memiliki medan magnet yang berputar-putar seperti pusaran air. “Baik skyrmion dan meron sangat stabil karena seperti simpul yang terikat kuat, keduanya sulit untuk diurai,” kata Luis Balicas, yang mengadakan pertemuan bersama di MagLab dan Florida State University. “Stabilitas ini bersama dengan sifat magnetiknya membuat mereka menarik sebagai pembawa informasi.” Tim tersebut adalah yang pertama mengamati kedua tekstur magnetik ini dalam film tipis pada waktu yang sama pada suhu rendah, dari minus 280 hingga minus 155 derajat Fahrenheit. Juga, meron tetap ada hingga suhu kamar, pertimbangan penting untuk mengeksploitasinya dalam perangkat praktis. Di masa lalu, mereka hanya diamati pada suhu yang jauh lebih rendah pada material yang berbeda. Tim juga menunjukkan bahwa skyrmions dan meron dapat dideteksi dari efeknya pada arus yang diberikan, dengan mengukur voltase. Fitur ini berarti mereka dapat beradaptasi dengan kode biner yang digunakan di semua komputer digital. Kode ini terdiri dari kombinasi 1 dan 0. Dalam perangkat spintronic, 1 akan ditunjukkan oleh sinyal listrik yang mendeteksi skyrmion atau meron. Ketiadaan sinyal listrik kemudian akan menghasilkan angka 0. Mendeteksi dan mengkarakterisasi tekstur magnetik yang berbeda dalam film yang tebalnya kurang dari sepuluh atom membutuhkan alat ilmiah khusus. Fisikawan Argonne Yue Li memimpin tugas yang menantang itu menggunakan instrumen yang disebut mikroskop elektron transmisi Lorentz (TEM). Mikroskop ini memiliki teknologi koreksi aberasi untuk meningkatkan resolusinya. TEM ini dapat memvisualisasikan magnetisasi material pada skala nano di bawah medan magnet yang berbeda pada rentang temperatur yang luas, kemampuan unik yang tersedia di Argonne. Kisarannya berkisar dari minus 280 Fahrenheit hingga suhu kamar. Tim melakukan pencitraan magnetik tambahan dan lainnya di Argonne's Center for Nanoscale Materials, fasilitas pengguna DOE Office of Science. “Diperlukan lebih banyak penelitian dasar untuk memahami sepenuhnya perilaku skyrmion dan meron dalam kondisi yang berbeda, dan bagaimana menggunakannya dalam pengkodean informasi,” kata Balicas. “Sepertinya banyak skema fiksi ilmiah di luar sana. Kami tidak dapat memprediksi masa depan, tetapi tampaknya satu atau lebih akan membuahkan hasil.” Penelitian ini telah dipublikasikan di advanced Material (“Koeksistensi Meron dengan Skyrmions di Centrosymmetric Van Der Waals Ferromagnet Fe5–xDapatkan2").

• Konten Bertenaga SEO & Distribusi PR. Dapatkan Amplifikasi Hari Ini.
• Platoblockchain. Intelijen Metaverse Web3. Pengetahuan Diperkuat. Akses Di Sini.
• Sumber: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=62722.php