पातळ लोखंडी फिल्ममध्ये लेझर-प्रेरित विचुंबकीकरण अधिक मजबूत दिसले

अतिपातळ लोखंड लेझर पल्सला अधिक तीव्र प्रतिसाद देते

University of Duisburg-Essen आणि Helmholtz-Zentrum Berlin येथील संशोधकांना आढळले की लोखंडी फिल्मची जाडी कमी केल्यास लेझर उत्तेजनानंतर चुंबकीय क्रमाच्या अतिवेगाने होणाऱ्या ऱ्हासात लक्षणीय वाढ होऊ शकते. या कामात अल्ट्राफास्ट डिमॅग्नेटायझेशन नावाच्या प्रक्रियेचा अभ्यास करण्यात आला आहे. यात एक लहान लेझर पल्स अत्यंत कमी कालावधीत पदार्थाचे चुंबकत्व विस्कळीत करते.

हा निष्कर्ष महत्त्वाचा आहे, कारण चुंबकीय पदार्थ हार्ड-डिस्क संचयनाच्या केंद्रस्थानी आहेत. या प्रणालींमध्ये सूक्ष्म चुंबकीय प्रदेशांच्या दिशेद्वारे माहिती दर्शवली जाते. प्रकाशाधारित पद्धती भविष्यात चुंबकीय अवस्था अधिक वेगाने नियंत्रित करण्यास मदत करू शकतील का, याचा संशोधक अभ्यास करत आहेत; लोखंडाच्या प्रतिसादात फिल्मची जाडी हा एक प्रमुख घटक असल्याचे नव्या अभ्यासातून स्पष्ट होते.

सर्वात पातळ फिल्ममध्ये 75% अधिक मजबूत परिणाम

लेझर उत्तेजनाची तीव्रता समान ठेवून पथकाने वेगवेगळ्या जाडीच्या लोखंडी थरांची तुलना केली. 2 नॅनोमीटर जाडीवर, 16 नॅनोमीटरच्या थराच्या तुलनेत लोखंडात सुमारे 75% अधिक मजबूत डिमॅग्नेटायझेशन दिसले.

दोन नॅनोमीटर म्हणजे एका मिलिमीटरचा दोन दशलक्षांश भाग. त्यामुळे पदार्थाचा मोठा हिस्सा इंटरफेसने व्यापलेल्या अशा स्तरावरील वर्तनाचे हे मोजमाप आहे. संशोधकांनी त्यांचे निष्कर्ष Advanced Scienceमध्ये प्रसिद्ध केले आणि प्रतिसादाचा अभ्यास करण्यासाठी अल्ट्राफास्ट इलेक्ट्रॉन विवर्तनाचा वापर केला.

हा परिणाम केवळ पातळ फिल्म प्रकाश वेगळ्या प्रकारे शोषते म्हणून किंवा अणु जाळीच्या कंपनांतील फरकामुळे घडतो, असे म्हणता येत नाही. त्याऐवजी, हा बदल पदार्थाच्या स्वतःच्या चुंबकीय गुणधर्मांशी संबंधित असल्याचे संशोधकांनी स्पष्ट केले.

इंटरफेस का महत्त्वाचे आहेत

लोखंडाचे चुंबकत्व इलेक्ट्रॉन स्पिनवर अवलंबून असते: पदार्थाला त्याचा चुंबकीय क्रम देणारी ही सामूहिक रचना आहे. अतिशय पातळ फिल्ममध्ये यांपैकी अधिक स्पिन पदार्थाच्या आतील भागात खोलवर असण्याऐवजी इंटरफेसजवळ असतात.

इंटरफेसवर एखाद्या स्पिनशी चुंबकीय परस्परसंवाद करू शकणारे शेजारी स्पिन कमी असतात. या कमी झालेल्या स्थानिक वातावरणामुळे सामूहिक क्रम लेझर पल्सने विस्कळीत करणे सोपे होते. पातळ फिल्ममध्ये इंटरफेसशी संबंधित स्पिनचे प्रमाण वाढत गेले की एकूण चुंबकीय प्रतिसाद विस्कळीत होण्यास अधिक संवेदनशील होतो.

फिल्मची जाडी अल्ट्राफास्ट डिमॅग्नेटायझेशनवर परिणाम करू शकते, असा संशोधकांचा आधीपासून संशय होता. नव्या कामातून दिसलेल्या फरकाची व्याप्ती आणि त्यामागील कारण दोन्ही अधोरेखित होतात: अतिपातळ थरांमध्ये स्पिनच्या बदललेल्या चुंबकीय वातावरणाशी अधिक मजबूत प्रतिसाद जोडलेला आहे.

हा निष्कर्ष काय सिद्ध करतो—आणि काय करत नाही

या अभ्यासात नवीन व्यावसायिक संचयन उपकरणाचे वर्णन केलेले नाही, तसेच केवळ पातळ फिल्ममुळे तयार अल्ट्राफास्ट मेमरी तंत्रज्ञान निर्माण होईल, असेही दाखवलेले नाही. तपासलेल्या प्रकाशीय उत्तेजनाखाली लोखंडी थर कसा प्रतिसाद देतात, याबाबतचा पदार्थ-स्तरीय निष्कर्ष हा अभ्यास देतो.

हा फरक महत्त्वाचा आहे. नियंत्रित प्रयोगापासून व्यावहारिक चुंबकीय संचयनापर्यंत पोहोचण्यासाठी उपकरणांची रचना, लेखन-वाचन यंत्रणा, स्थैर्य, ऊर्जावापर आणि विद्यमान तंत्रज्ञानाशी एकत्रीकरण यांवर अतिरिक्त काम आवश्यक असेल. मात्र, वेगवान प्रकाशीय नियंत्रणासाठी चुंबकीय रचना तयार करताना विचारात घेण्यासारखा अधिक स्पष्ट घटक हा निष्कर्ष संशोधकांना देतो.

या पथकासाठी मुख्य धडा सरळ आहे: नमूद केलेल्या लेझर उत्तेजनाची तीव्रता न वाढवता लोखंडी थर लहान केल्यास लेझर-प्रेरित डिमॅग्नेटायझेशन लक्षणीयरीत्या अधिक प्रभावी होऊ शकते. अधिक शक्तिशाली प्रकाशीय पल्सवरच अवलंबून न राहता नॅनोस्केल रचनेद्वारे चुंबकीय प्रतिसाद समायोजित करू इच्छिणाऱ्या अभियंत्यांसाठी हा संबंध उपयुक्त ठरू शकतो.

वेगवान चुंबकीय नियंत्रणाकडे जाणारा मार्ग

आधुनिक डेटा पायाभूत सुविधा प्रचंड प्रमाणातील साठवलेल्या माहितीवर अवलंबून आहेत आणि मोठ्या डेटा केंद्रांमध्ये चुंबकीय संचयन अजूनही महत्त्वाचे आहे. पारंपरिक पद्धतींशी संबंधित कालमानांपेक्षा कमी कालावधीत चुंबकीय क्रम बदलण्याची शक्यता ही अल्ट्राफास्ट मॅग्नेटिझमच्या संशोधनामागची प्रेरणा आहे.

या प्रयत्नात नॅनोस्केल अभियांत्रिकी का महत्त्वाची ठरू शकते, याचे भौतिक कारण हे निष्कर्ष देतात. जाडी बदलल्याने संशोधक आतील स्पिन आणि इंटरफेस स्पिन यांच्यातील संतुलनही बदलतात. या प्रयोगात, त्या बदलामुळे लेझर पल्समुळे प्रेरित होणाऱ्या चुंबकीय क्रमाच्या ऱ्हासास लोखंड अधिक संवेदनशील झाले.

हा परिणाम विविध पदार्थ, इंटरफेस आणि उपकरणांसाठी उपयुक्त रचनांमध्ये कितपत लागू होतो, हे निश्चित करण्यासाठी भविष्यातील अभ्यास आवश्यक असतील. तरीही, लोखंडी फिल्ममधील हे निरीक्षण एक ठोस मापदंड देते: तपासलेल्या सर्वात कमी जाडीवर, समान उत्तेजन परिस्थितीत डिमॅग्नेटायझेशन प्रतिसाद जाड तुलनात्मक थरापेक्षा सुमारे तीन-चतुर्थांश अधिक मजबूत होता.

हा लेख Phys.orgच्या वृत्तांकनावर आधारित आहे. मूळ लेख वाचा.