পাতলা লোহার ফিল্মে লেজার-চালিত ডিম্যাগনেটাইজেশন বেশি শক্তিশালী

অতি-পাতলা লোহা লেজার পালসে বেশি শক্তিশালীভাবে সাড়া দেয়

University of Duisburg-Essen এবং Helmholtz-Zentrum Berlin-এর গবেষকেরা দেখেছেন, লোহার ফিল্মের পুরুত্ব কমালে লেজার উত্তেজনার পর চৌম্বকীয় শৃঙ্খলা অতি দ্রুত হারানোর মাত্রা উল্লেখযোগ্যভাবে বাড়তে পারে। গবেষণাটি আল্ট্রাফাস্ট ডিম্যাগনেটাইজেশন নামের একটি প্রক্রিয়া পরীক্ষা করেছে, যেখানে একটি স্বল্পস্থায়ী লেজার পালস অত্যন্ত অল্প সময়ে কোনো পদার্থের চৌম্বকত্বকে বিঘ্নিত করে।

ফলাফলটি গুরুত্বপূর্ণ, কারণ চৌম্বকীয় পদার্থ হার্ড-ডিস্ক স্টোরেজের কেন্দ্রে রয়েছে। এই ব্যবস্থাগুলোতে ক্ষুদ্র চৌম্বকীয় অঞ্চলের অভিমুখের মাধ্যমে তথ্য প্রকাশ করা হয়। আলো-ভিত্তিক পদ্ধতি ভবিষ্যতে চৌম্বকীয় অবস্থা আরও দ্রুত নিয়ন্ত্রণে সাহায্য করতে পারে কি না, গবেষকেরা তা অনুসন্ধান করছেন; নতুন গবেষণাটি দেখায়, লোহা কীভাবে প্রতিক্রিয়া জানায় তাতে ফিল্মের পুরুত্ব একটি প্রধান কারণ।

সবচেয়ে পাতলা ফিল্মে ৭৫% বেশি শক্তিশালী প্রভাব

লেজার উত্তেজনার তীব্রতা একই রেখে দলটি বিভিন্ন পুরুত্বের লোহার স্তর তুলনা করে। ২ ন্যানোমিটার পুরুত্বে, ১৬ ন্যানোমিটার স্তরের তুলনায় লোহায় প্রায় ৭৫% বেশি শক্তিশালী ডিম্যাগনেটাইজেশন দেখা যায়।

দুই ন্যানোমিটার এক মিলিমিটারের দুই মিলিয়ন ভাগের এক ভাগ। ফলে, এমন এক মাপে আচরণ পরিমাপ করা হয়েছে যেখানে ইন্টারফেস পদার্থের অনেক বড় অংশজুড়ে থাকে। গবেষকেরা Advanced Science-এ তাঁদের ফলাফল প্রকাশ করেন এবং প্রতিক্রিয়া পরীক্ষা করতে আল্ট্রাফাস্ট ইলেকট্রন ডিফ্র্যাকশন ব্যবহার করেন।

এই প্রভাবকে শুধু পাতলা ফিল্মের আলাদা ভাবে আলো শোষণ করা দিয়ে ব্যাখ্যা করা যায় না, আবার পরমাণু জালকের কম্পনের পার্থক্য দিয়েও নয়। বরং, গবেষকেরা পরিবর্তনটির কারণ হিসেবে পদার্থটির নিজস্ব চৌম্বকীয় বৈশিষ্ট্যকে চিহ্নিত করেছেন।

ইন্টারফেস কেন গুরুত্বপূর্ণ

লোহার চৌম্বকত্ব ইলেকট্রন স্পিনের ওপর নির্ভর করে: এই সমষ্টিগত সজ্জাই পদার্থকে তার চৌম্বকীয় শৃঙ্খলা দেয়। অত্যন্ত পাতলা ফিল্মে, ওই স্পিনগুলোর বেশি অংশ পদার্থের গভীরে না থেকে ইন্টারফেসের কাছে থাকে।

ইন্টারফেসে একটি স্পিনের সঙ্গে চৌম্বকীয়ভাবে মিথস্ক্রিয়া করার মতো প্রতিবেশী স্পিনের সংখ্যা কম থাকে। এই কম স্থানীয় পরিবেশ সমষ্টিগত শৃঙ্খলাকে লেজার পালসের মাধ্যমে বিঘ্নিত করা সহজ করে। পাতলা ফিল্মে ইন্টারফেস-সংলগ্ন স্পিনের অনুপাত বাড়ার সঙ্গে সঙ্গে সামগ্রিক চৌম্বকীয় প্রতিক্রিয়াও বিঘ্নের প্রতি বেশি সংবেদনশীল হয়।

ফিল্মের পুরুত্ব আল্ট্রাফাস্ট ডিম্যাগনেটাইজেশনকে প্রভাবিত করতে পারে বলে গবেষকেরা আগে থেকেই ধারণা করেছিলেন। নতুন গবেষণাটি পর্যবেক্ষিত পার্থক্যের মাত্রা এবং তার অন্তর্নিহিত ব্যাখ্যা—দুই দিকেই জোর দেয়: অতি-পাতলা স্তরে স্পিনের পরিবর্তিত চৌম্বকীয় পরিবেশের সঙ্গে শক্তিশালী প্রতিক্রিয়াটি যুক্ত।

ফলাফলটি কী প্রতিষ্ঠা করে—আর কী করে না

গবেষণাটি কোনো নতুন বাণিজ্যিক স্টোরেজ ডিভাইসের বর্ণনা দেয় না এবং এটিও দেখায় না যে শুধু পাতলা ফিল্মই একটি সম্পূর্ণ আল্ট্রাফাস্ট মেমরি প্রযুক্তি তৈরি করবে। বরং, পরীক্ষিত অপটিক্যাল উত্তেজনার অধীনে লোহার স্তর কীভাবে প্রতিক্রিয়া জানায়, সে সম্পর্কে এটি পদার্থ-স্তরের একটি ফলাফল দেয়।

এই পার্থক্যটি গুরুত্বপূর্ণ। নিয়ন্ত্রিত পরীক্ষা থেকে বাস্তব চৌম্বকীয় স্টোরেজে যেতে ডিভাইস স্থাপত্য, লেখা ও পড়ার ব্যবস্থা, স্থায়িত্ব, শক্তি ব্যবহার এবং বিদ্যমান প্রযুক্তির সঙ্গে একীভূতকরণ নিয়ে আরও কাজ প্রয়োজন হবে। তবে দ্রুত অপটিক্যাল নিয়ন্ত্রণের জন্য চৌম্বকীয় কাঠামো নকশা করার সময় বিবেচনা করার মতো একটি স্পষ্ট পরিবর্তনশীল এই ফলাফল গবেষকদের দেয়।

দলের কাছে মূল শিক্ষা সরল: উল্লেখিত লেজার উত্তেজনার তীব্রতা না বাড়িয়েও লোহার স্তরকে ছোট করলে লেজার-চালিত ডিম্যাগনেটাইজেশন অনেক বেশি কার্যকর হতে পারে। বেশি শক্তিশালী অপটিক্যাল পালসের ওপর একমাত্র নির্ভর না করে ন্যানোস্কেল কাঠামোর মাধ্যমে চৌম্বকীয় প্রতিক্রিয়া সামঞ্জস্য করতে চান এমন প্রকৌশলীদের জন্য এই সম্পর্কটি কার্যকর হতে পারে।

দ্রুততর চৌম্বকীয় নিয়ন্ত্রণের পথে

আধুনিক ডেটা অবকাঠামো বিপুল পরিমাণ সংরক্ষিত তথ্যের ওপর নির্ভরশীল, এবং বড় ডেটা সেন্টারগুলোতে চৌম্বকীয় স্টোরেজ এখনও গুরুত্বপূর্ণ। প্রচলিত পদ্ধতির সঙ্গে যুক্ত সময়সীমার চেয়েও কম সময়ে চৌম্বকীয় শৃঙ্খলা বদলানোর সম্ভাবনাই আল্ট্রাফাস্ট ম্যাগনেটিজম গবেষণার প্রেরণা।

এই প্রচেষ্টায় ন্যানোস্কেল প্রকৌশল কেন গুরুত্বপূর্ণ হতে পারে, ফলাফলগুলো তার একটি ভৌত কারণ দেখায়। পুরুত্ব বদলালে গবেষকেরা অভ্যন্তরীণ স্পিন ও ইন্টারফেস স্পিনের ভারসাম্যও বদলান। এই পরীক্ষায় সেই পরিবর্তন লেজার পালস-প্ররোচিত চৌম্বকীয় শৃঙ্খলা হারানোর প্রতি লোহাকে আরও সংবেদনশীল করে তোলে।

বিভিন্ন পদার্থ, ইন্টারফেস এবং ডিভাইস-উপযোগী কাঠামোতে এই প্রভাব কতটা বিস্তৃতভাবে প্রযোজ্য, তা নির্ধারণে ভবিষ্যৎ গবেষণা প্রয়োজন হবে। তবু লোহার ফিল্মে দেখা পর্যবেক্ষণটি একটি নির্দিষ্ট মানদণ্ড দেয়: পরীক্ষিত সর্বনিম্ন পুরুত্বে, একই উত্তেজনা পরিস্থিতিতে ডিম্যাগনেটাইজেশন প্রতিক্রিয়া মোটা তুলনামূলক স্তরের চেয়ে প্রায় তিন-চতুর্থাংশ বেশি শক্তিশালী ছিল।

এই নিবন্ধটি Phys.org-এর প্রতিবেদন অবলম্বনে তৈরি। মূল নিবন্ধটি পড়ুন।