GaN və SiC enerji cihazları kimi geniş diapazonlu yarımkeçiricilər yüksək tezlikli imkanlarına görə üstünlüklər təklif edən enerji elektronikasında enerjiyə çevrilmə səmərəliliyinin artırılması davamlı cəmiyyət üçün çox vacibdir. Bununla belə, yüksək tezliklərdə passiv komponentlərdə enerji itkiləri səmərəliliyə və miniatürləşməyə mane olur. Bu, daha az enerji itkisi ilə inkişaf etmiş yumşaq maqnit materiallarına ehtiyac olduğunu vurğulayır.

Communications Materials -da dərc edilən araşdırmada , Mühəndislik Məktəbi, Elm İnstitutu, Tokio, Yaponiyanın professoru Mutsuko Hatano tərəfindən başçılıq etdiyi tədqiqat qrupu, nəhəng itkiləri başa düşmək üçün əsas olan alternativ cərəyan (AC) boş sahələrin amplitudasını və fazasını eyni vaxtda görüntüləməklə bu cür itkiləri təhlil etmək üçün yeni bir üsul inkişaf etdirdi.

Azot-vakansiya (NV) mərkəzləri olan almaz kvant sensorundan istifadə edərək və iki protokol hazırlayaraq – kHz üçün qubit tezlik izləmə (Qurack) və MHz tezlikləri üçün kvant heterodin (Qdyne) təsviri – geniş diapazonlu AC maqnit sahəsinin təsvirini həyata keçirdilər. Bu araşdırma Harvard Universiteti və Hitachi, Ltd ilə əməkdaşlıqda həyata keçirilib.

Tədqiqatçılar 50 dönmə bobinə AC cərəyanı tətbiq edərək və tezliyi Qurack üçün 100 Hz-dən 200 kHz-ə qədər və Qdyne üçün 237 kHz-dən 2.34 MHz-ə qədər silməklə, geniş tezlik diapazonlu maqnit sahəsi təsviri təcrübəsini sübuta yetirmişlər. Gözlənildiyi kimi, vahid AC Amper maqnit sahəsinin amplitudası və fazası hər iki ölçmə protokolunu təsdiq edərək yüksək məkan ayırdetmə qabiliyyətinə (2-5 µm) malik NV mərkəzlərindən istifadə edərək təsvir edilmişdir .

Bu innovativ görüntüləmə sistemindən istifadə edərək, komanda eyni vaxtda yüksək tezlikli induktorlar üçün hazırlanmış CoFeB–SiO ₂ nazik filmlərindən başıboş maqnit sahələrinin amplitudasını və fazasını çəkə bildi. Onların tapıntıları göstərdi ki, bu filmlər 2,3 MHz-ə qədər sıfıra yaxın faza gecikməsi nümayiş etdirir və bu, sərt ox boyunca cüzi enerji itkilərini göstərir. Üstəlik, onlar müşahidə etdilər ki, enerji itkisi materialın maqnit anizotropiyasından asılıdır – maqnitləşmə asan ox boyunca idarə olunduqda, faza gecikməsi tezliklə artır və bu, daha yüksək enerji israfını bildirir.

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?gdpr=0&us_privacy=1—&gpp_sid=-1&client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=280&slotname=8188791252&adk=1751428779&adf=308666314&pi=t.ma~as.8188791252&w=540&abgtt=6&fwrn=4&fwrnh=0&lmt=1748076862&rafmt=1&armr=3&format=540×280&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2025-05-quantum-eyes-energy-loss-diamond.html&fwr=0&rpe=1&resp_fmts=3&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTM2LjAuNzEwMy4xMTQiLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siQ2hyb21pdW0iLCIxMzYuMC43MTAzLjExNCJdLFsiR29vZ2xlIENocm9tZSIsIjEzNi4wLjcxMDMuMTE0Il0sWyJOb3QuQS9CcmFuZCIsIjk5LjAuMC4wIl1dLDBd&dt=1748076862083&bpp=1&bdt=151&idt=23&shv=r20250521&mjsv=m202505200101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3De2af2bea6b3e2e90%3AT%3D1735548424%3ART%3D1748076798%3AS%3DALNI_MZIaWdAh-lthHlhpkWN2g6ZC7xT8A&gpic=UID%3D00000f8412a58936%3AT%3D1735548424%3ART%3D1748076798%3AS%3DALNI_MaJ_6ILTTPz6uEc3lU2rNf9ZPgQbA&eo_id_str=ID%3D1b1b09cf233e1b4b%3AT%3D1735548424%3ART%3D1748076798%3AS%3DAA-AfjZKostxhmsFX2YCqOZbTGHa&prev_fmts=0x0&nras=1&correlator=4438769998249&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=4&u_h=864&u_w=1536&u_ah=816&u_aw=1536&u_cd=24&u_sd=1.25&dmc=8&adx=395&ady=2247&biw=1521&bih=730&scr_x=0&scr_y=0&eid=31092618%2C95331832%2C95353386%2C95360812%2C95344791%2C95361619%2C95359266%2C95360960%2C95360801&oid=2&pvsid=4551461270500277&tmod=1779314028&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fpage4.html&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1536%2C0%2C1536%2C816%2C1536%2C730&vis=2&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=2&uci=a!2&btvi=1&fsb=1&dtd=305

Ümumilikdə, nəticələr yüksək tezliklərdə işləyən yumşaq maqnit materiallarının təhlili üçün kvant zondlamasının necə istifadə oluna biləcəyini nümayiş etdirir ki, bu da yüksək səmərəli elektron sistemlərin yaradılmasında əsas problem hesab olunur. Xüsusilə, enerji itkiləri ilə güclü şəkildə əlaqəli maqnitləşmə mexanizmlərindən biri olan domen divarının hərəkətini həll etmək qabiliyyəti elektronikada mühüm praktik irəliləyişlərə və optimallaşdırmalara aparan əsas addımdır.

İrəli gözləyərək, tədqiqatçılar təklif olunan texnikaları müxtəlif yollarla daha da təkmilləşdirməyə ümid edirlər. “Bu tədqiqatda istifadə olunan Qurack və Qdyne texnikaları mühəndislik təkmilləşdirmələri ilə təkmilləşdirilə bilər” deyir Hatano. “Qurack-ın performansı onun amplituda diapazonunu genişləndirmək üçün yüksək performanslı siqnal generatorlarını qəbul etməklə artırıla bilər, halbuki spin koherensiyası vaxtını və mikrodalğalı idarəetmə sürətini optimallaşdırmaq Qdyne-nin tezlik aşkarlama diapazonunu genişləndirəcək.”

“Geniş tezlik diapazonunda AC maqnit sahələrinin amplitüdünün və fazasının eyni vaxtda görüntülənməsi güc elektronikası , elektromaqnitlər, uçucu olmayan yaddaş və spintronika texnologiyalarında çoxsaylı potensial tətbiqlər təklif edir” deyə Hatano qeyd edir. “Bu uğur kvant texnologiyalarının, xüsusən də davamlı inkişaf məqsədləri və rifahla əlaqəli sektorlarda sürətlənməsinə töhfə verir”.

Daha çox məlumat: Almaz kvant sensorlarından istifadə edərək yumşaq maqnit nazik filmlərin AC maqnitləşmə reaksiyasının təsviri, Rabitə materialları (2025). DOI: 10.1038/s43246-025-00812-4

Jurnal məlumatı: Kommunikasiya materialları 

Tokio Elm İnstitutu tərəfindən təmin edilmişdir