Forskning: Ny metod tillåter högupplösta mätningar av magnetism

2018-02-06

I en ny artikel, publicerad i Nature Materials, har forskare från Beijing, Uppsala och Jülich gjort betydliga framsteg som tillåter väldigt högupplösta mätningar av magnetism. Med deras metod är det möjligt att mäta magnetismen hos enskilda atomplan.

Magnetiska nanostrukturer används i en mängd olika tillämpningar. Främst för att lagra databits på hårddiskar. Dessa strukturer håller på att bli så små att de vanliga magnetiska mätmetoderna misslyckas med att generera data med tillräcklig upplösning.

På grund av den ständigt växande efterfrågan på kraftfullare elektroniska apparater, måste nästa generations spinntronikkomponenter ha funktionella enheter som bara är några få nanometer stora. Det är lättare att bygga en ny spinntronikapparat, om vi kan observera den i tillräcklig detalj. Detta håller på att bli svårare och svårare med den snabba utvecklingen av nanoteknologier. Ett instrument som klarar av sådan detaljerad avbildning är transmissionselektronmikroskopet.

Ett elektronmikroskop är ett unikt experimentalverktyg som skänker vetenskapsmän och ingenjörer en uppsjö av information rörande alla typer av material. Till skillnad från optiska mikroskop, använder det elektroner för att studera materialen. Detta möjliggör enorma upplösningar. Till exempel kan man i kristaller rutinmässigt observera individuella kolumner av atomer. Elektronmikroskop bidrar med information rörande materials struktur, komposition och kemi. Nyligen har forskare också funnit sätt att använda elektronmikroskop till att mäta magnetiska egenskaper. Men i alla fall har upplösning på atomnivå hittills inte uppnåtts med denna tillämpning.

Ján Rusz och Dmitry Tyutyunnikov vid Uppsala universitet, har tillsammans med kollegor från Tsinghua University i Kina, och Forschungszentrum Jülich i Tyskland utvecklat och experimentellt bevisat en ny metod som tillåter magnetiska mätningar av enskilda atomplan. Metoden använder sig av ett unikt transmissionselektronmikroskop PICO som kan korrigera både för geometriska och kromatiska avvikelser, vilket möjliggör observation av enskilda atomplan över ett brett spektralområde.

”Idén kom från Dr. Xiaoyan Zhong, med vilken vi har ett växande fruktbart samarbete. Vi har bidragit med simuleringar, som har bekräftat värdet av den experimentella utformningen och visat att experimentet verkligen ger en väldigt detaljerad inblick i olika materials magnetiska egenskaper,” säger Ján Rusz.

Artikelreferens:

Z. C. Wang, A. Tavabi, L. Jin, J. Rusz, D. Tyutyunnikov, H. B. Jiang, Y. Moritomo, J. Mayer, R. E. Dunin-Borkowski, R. Yu, J. Zhu, and X.Y. Zhong, (2018) Atomic scale imaging of magnetic circular dichroism by achromatic electron microscopy, Nature Materials

Linda Koffmar

Fler nyheter