Uppsala Universiteti tərəfindən

Gaby Clark tərəfindən redaktə edilmişdir , Andrew Zinin tərəfindən nəzərdən keçirilmişdir

 Redaktorların qeydləriSpin dalğasının bədii təsviri. Kredit: Demie Kepaptsoglou.

İlk dəfə olaraq maqnon kimi tanınan spin dalğaları nanoölçülüdə birbaşa müşahidə edilmişdir. Bu irəliləyiş Uppsala Universitetində hazırlanmış nəzəri metodla yüksək enerji ayırdetmə qabiliyyətinə malik elektron mikroskopun birləşdirilməsi ilə mümkün olmuşdur. Nəticələr nanoölçülüdə maqnitizmi öyrənmək və idarə etmək üçün maraqlı yeni imkanlar açır.

“Biz qəfildən bütün maqnonları və onların rəqslərinin hər addımını nanoölçədə görə bildik . İndiyə qədər bu qətnamədə yalnız səth maqnonları görünürdü. Bu, heç kimin tam olaraq görmədiyi bir performansa ön cərgələrdə oturmağa bənzəyirdi”, – Uppsala Universitetinin həmmüəllifi və tədqiqatçısı José Ángel Castellanos-Reyes deyir.

Dəmir və nikel kimi materialların maqnitliyi onların atomlarına bağlanan “kiçik maqnitlər”in, sözdə atom spinlərinin nəticəsidir. Bu maqnit materiallarında müxtəlif atomlardakı spinlər spin dalğaları və ya maqnonlar adlanan sinxron hərəkətdə birlikdə rəqs edirlər .

Maqnonlar, elektrik yükləri yerinə məlumat daşımaq üçün spin dalğalarının istifadə olunduğu maqnonikanın sürətlə inkişaf edən tədqiqat sahəsində əsas rol oynayır. Magnonics, müasir şarj sistemləri ilə müqayisədə daha sürətli, daha kiçik və daha enerjiyə qənaət edən texnologiya təklif edərək, gələcək nəsil elektronikanı idarə etmək potensialına malikdir.

Maqnonların əhəmiyyətinə baxmayaraq, mövcud texnologiyalarla nanoölçülü müşahidə etmək demək olar ki, mümkün deyildi. Maqnonikada böyük problem maqnonların necə davrandığını və onların xassələrinin nanoölçülüdə necə dəyişdirilə biləcəyini başa düşməkdir. Məsələn, indiyə qədər bir materialda atomun olmadığı bir boşluq kimi çirklərin maqnetik cihazların işinə təsirini qiymətləndirmək mümkün olmayıb.

Ancaq indi, Təbiətdə nəşr olunan bir araşdırmada , Uppsala Universitetinin tədqiqatçıları və beynəlxalq əməkdaşlar maqnonları nanomiqyasda vizuallaşdırmaq və təhlil etmək üçün yeni bir üsul təqdim edərək irəliyə doğru böyük bir addım atdılar. Bu, Böyük Britaniyadakı SuperSTEM laboratoriyasında aparılan təcrübələrin və Uppsala Universitetində, TACAW və UppASD-də hazırlanmış iki nəzəri və hesablama metodunun birləşməsi sayəsində mümkün olmuşdur .İmpulsla həll olunan EELS-in eksperimental həndəsəsi. Kredit: Təbiət (2025). DOI: 10.1038/s41586-025-09318-y

Təcrübələrdə tədqiqatçılar son dərəcə yüksək enerji ayırdetmə qabiliyyətinə malik, təxminən 7 meV olan, bütün dünyada yalnız bir neçə alətdə mövcud olan skan edən ötürücü elektron mikroskopdan (STEM) istifadə ediblər. Onlar elektron şüa nümunədən keçərkən enerji itkilərini ölçərək maqnonların incə izlərini aşkar etdilər.

Tədqiqatda istifadə edilən üsullardan biri yüksək enerji ayırdedici elektron mikroskopiya nəzəriyyəsi olan Köməkçi Dalğa Funksiyalarının Zaman Avtokorrelyasiyasıdır (TACAW). TACAW Uppsala Universitetində Castellanos-Reyes tərəfindən Paul Zeiger və Ján Rusz ilə birlikdə yaradılmış və inkişaf etdirilmişdir və tədqiqatçılara maqnonların sürətlə hərəkət edən elektronlarla necə qarşılıqlı əlaqəsini simulyasiya etməyə imkan vermişdir. Onların hesablamaları təcrübədə zəif magnon siqnallarını müəyyən etməyə kömək etdi.

Gündəlik anlayışlar üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosda ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz xəbər bülleteni üçün qeydiyyatdan keçin və mühüm nailiyyətlər, yeniliklər və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniləmələr əldə edin .

Uppsala Universitetinin Fizika və Astronomiya Departamentinin professoru Rusz deyir: “Biz nikel oksidi nanokristalında təxminən 100 meV enerjidə magnon siqnalı tapacağımızı proqnozlaşdırırdıq və təcrübə bunu təsdiqlədi”.

Digər mühüm metod Uppsala Universitetində işlənib hazırlanmış və saxlanılan atomistik spin dinamikası üçün açıq mənbəli proqram təminatı olan UppASD-dir. Təcrübələrdə istifadə edilən model sistemi olan nikel oksidinin maqnonlarını simulyasiya etmək həlledici idi.

“UppASD digər eksperimental üsullarla aşkar edilə bilən magnonların simulyasiyası üçün qurulmuş bir üsuldur. Beləliklə, biz onun bu yeni təcrübə növündə də əsas rol oynadığını görməkdən çox məmnunuq”, – Dosent Anders Berqman və UppASD-nin tərtibçisi deyir.

Tədqiqat göstərir ki, indi maqnonların nanoölçülüdə necə davrandığını görmək mümkündür və maqnit materiallarını necə başa düşməyimizi dəyişə bilər.

Castellanos-Reyes deyir: “Bu, maqnonika və mikroskopiyada bir mərhələdir. Bu, spin əsaslı elektron cihazların inkişafı üçün maraqlı imkanlar açır “.

Daha çox məlumat: Demie Kepaptsoglou et al, Magnon spektroskopiyası elektron mikroskopda, Təbiət (2025). DOI: 10.1038/s41586-025-09318-y

Jurnal məlumatı: Təbiət 

Uppsala Universiteti tərəfindən təmin edilmişdir