BESSY II: Manyetik 'mikro çiçekler' yerel manyetik alanları güçlendiriyor

Özet: Nikel-demir alaşımından yapılmış sadece birkaç mikrometre boyutundaki çiçek şeklindeki bir yapı, manyetik alanları yoğunlaştırabilir ve yerel olarak geliştirebilir. Etkinin boyutu, 'taç yaprakların' geometrisi ve sayısı değiştirilerek kontrol edilebilir. Dr. Anna Palau'nun Barselona Malzeme Enstitüsü'ndeki (ICMAB) grubu tarafından CHIST-ERA MetaMagIC projesindeki ortaklarıyla işbirliği içinde geliştirilen bu manyetik metamateryal, şimdi Dr. Sergio Valencia ile işbirliği içinde BESSY II'de incelenmiştir. Böyle bir cihaz, manyetik sensörlerin hassasiyetini arttırmak, yerel manyetik alanlar yaratmak için gereken enerjiyi azaltmak ve aynı zamanda PEEM deney istasyonunda, şu anda mümkün olandan çok daha yüksek manyetik alanlar altında örnekleri incelemek için kullanılabilir.

Sensör teknolojisinde potansiyel uygulamaları olan bir metamalzeme

Ayrıntılı Açıklama

Nikel-demir alaşımından yapılmış sadece birkaç mikrometre boyutundaki çiçek şeklindeki bir yapı, manyetik alanları yoğunlaştırabilir ve yerel olarak geliştirebilir. Etkinin boyutu, 'taç yaprakların' geometrisi ve sayısı değiştirilerek kontrol edilebilir. Dr. Anna Palau'nun Barselona Malzeme Enstitüsü'ndeki (ICMAB) grubu tarafından CHIST-ERA MetaMagIC projesindeki ortaklarıyla işbirliği içinde geliştirilen bu manyetik metamateryal, şimdi Dr. Sergio Valencia ile işbirliği içinde BESSY II'de incelenmiştir. Böyle bir cihaz, manyetik sensörlerin hassasiyetini arttırmak, yerel manyetik alanlar yaratmak için gereken enerjiyi azaltmak ve aynı zamanda PEEM deney istasyonunda, şu anda mümkün olandan çok daha yüksek manyetik alanlar altında örnekleri incelemek için kullanılabilir.

Institut de Ciencia de Materials de Barcelona'dan (ICMAB) Dr. Anna Palau, taramalı elektron mikroskobu altında küçük çiçeklere benzeyen özel bir metamateryal geliştirdi. 'Taç yapraklar' ferromanyetik nikel-demir alaşımından şeritlerden oluşuyor. Mikro çiçekler, yalnızca farklı iç ve dış yarıçaplarla değil, aynı zamanda değişken sayıda ve genişlikte taç yapraklarla da çeşitli geometrilerde üretilebiliyor. Bu çiçek şeklindeki geometri, harici bir manyetik alanın alan çizgilerinin cihazın merkezinde yoğunlaşmasına neden olarak büyük ölçüde yoğunlaştırılmış bir manyetik alanla sonuçlanır.

Manyetik metamalzemeler

"Metamalzemeler, boyutları manipüle etmek için tasarlandıkları elektromanyetik veya termal dalgalardan daha küçük olan mikro yapılara sahip yapay olarak üretilmiş malzemelerdir" diye açıklıyor Anna Palau. Fizikçi, veri depolama, bilgi işleme, biyotıp, kataliz ve manyetik sensör teknolojisinde kullanılabilecek manyetik mikro yapılar üzerinde çalışıyor. Bu metamalzemeler kullanılarak, algılanacak manyetik alan bu sistemlerin merkezinde yükseltileceğinden, manyetik sensörlerin hassasiyeti oldukça artırılabilir.

BESSY II'de manyetik alanların haritalanması

Anna Palau, öğrencisi Aleix Barrera ve Sergio Valencia şimdi bunu BESSY II'deki XPEEM deney istasyonunda araştırdılar. Manyetik alan için bir sensör olarak çeşitli mikro çiçeklerin ortasına bir kobalt çubuk yerleştirdiler ve kobalt çubuğun içindeki manyetik alanların haritasını çıkardılar. Valencia, "Şekil, boyut ve yaprak sayısı gibi geometrik parametreleri ayarlayarak manyetik davranış değiştirilebilir ve kontrol edilebilir" diyor. Sonuç olarak, manyetorezistif bir sensörün hassasiyeti iki büyüklük mertebesinden daha fazla artırılabilir.

XPEEM'deki deneyler için de yeni seçenekler

Bu yenilik, küçük manyetik sensörlerin performansını arttırmak ve çok işlevli manyetik bileşenler geliştirmek için yeni teknolojik seçenekler sunuyor. Gelecekte bu tür mikro yapılar, BESSY II'deki deneysel XPEEM istasyonu için de ilgi çekici olan yerel olarak çok daha yüksek manyetik alanlar üretmek için kullanılabilir. Valencia, "Deney sistemimiz bir fotoemisyon elektron mikroskobu, bu nedenle manyetik alanlar elektronları saptırıyor ve deneyleri zorlaştırıyor" diyor. "Normalde görüntüleme için uygulayabileceğimiz maksimum manyetik alan yaklaşık 25 militesla (mT). Alanın yalnızca yerel olarak arttırıldığı manyetik alan yoğunlaştırıcı ile beş kat daha yüksek alanlara kolayca ulaşabiliriz." Bu çok heyecan verici çünkü daha önce mümkün olmayan koşullar altında bir dizi manyetik sistemi inceleme imkanı sunuyor.

Kaynak: Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie