Блог

Aug 16, 2023

Когерентная корреляционная визуализация помогает понять изменения в магнитных материалах

Брукхейвенская национальная лаборатория, Аптон, Нью-Йорк. На околоатомном уровне магнетизм

Брукхейвенская национальная лаборатория, Аптон, Нью-Йорк

На околоатомном уровне магнетизм состоит из множества постоянно меняющихся царств, называемых магнитными доменами, которые создают магнитные свойства материала. Хотя ученые знают, что эти домены существуют, они все еще ищут причины такого поведения.

Теперь совместная работа, возглавляемая учеными из Брукхейвенской национальной лаборатории Министерства энергетики США, Центра имени Гельмгольца в Берлине (HZB), Массачусетского технологического института (MIT) и Института Макса Борна (MBI), опубликовала исследование в журнале Nature, в котором они использовал новую технику анализа, называемую когерентной корреляционной визуализацией (CCI), чтобы отобразить эволюцию магнитных доменов во времени и пространстве без каких-либо предварительных знаний. Учёные смогли увидеть «танец доменов» не во время измерения, а только после него, когда они использовали записанные данные для «перемотки ленты».

«Фильм» доменов показывает, как границы этих доменов смещаются вперед и назад в одних областях, но остаются постоянными в других. Исследователи связывают такое поведение со свойством материала, называемым «закреплением». Хотя пиннинг является известным свойством магнитных материалов, команда впервые смогла напрямую увидеть, как сеть мест пиннинга влияет на движение взаимосвязанных доменных стенок.

«Многие подробности об изменениях в магнитных материалах доступны только посредством прямого изображения, чего мы не могли сделать до сих пор. По сути, это сбывшаяся мечта для изучения магнитного движения в материалах», — сказал Вэнь Ху, ученый из Национального источника синхротронного света. II (NSLS-II) и соавтор исследования.

Исследователи ожидают, что CCI поможет раскрыть другие свойства микромира магнетизма, такие как степени свободы или скрытые симметрии, которые ранее были недоступны с помощью других методов. Полезность CCI также представляет собой прорыв за пределы магнитных материалов, поскольку эту технику можно использовать в различных методах измерения и областях исследований. Одной из областей, которая могла бы получить наибольшую выгоду от понимания движения магнитных доменов на наноуровне, являются новые вычисления. Новая технология памяти может использовать специальные магнитные домены, называемые «скирмионами».

«Скирмионы интересны для вычислений с использованием искусственного интеллекта, потому что они обладают свойством, схожим с нашей кратковременной памятью», — сказал Феликс Бюттнер, руководитель группы в Helmholtz-Zentrum Berlin, профессор Аугсбургского университета и соавтор исследования. «В современных вычислительных архитектурах все линейно, а это означает, что память отделена от процессора. Это не является проблемой для большинства приложений, но, например, затрудняет распознавание речи. При распознавании речи вычислительная часть только обрабатывает входящие слов, но не помнит, что было сказано ранее. Кроме того, отправка этой информации обратно из памяти требует много энергии. Используя скирмионов, мы сможем каким-то образом использовать их кратковременную память и избежать этих проблемы", - добавил он.

Однако прежде чем инженеры смогут разработать технологию, использующую эту функцию, им сначала необходимо понять, как манипулировать скирмионами и другими магнитными доменами. Они надеются, что многие другие исследовательские группы выиграют от CCI. В то время как они готовятся к применению CCI к более широкому диапазону ранее недоступных динамик, а также к распространению этого метода на другие источники рентгеновского излучения, они также работают над внедрением машинного обучения, чтобы сделать анализ CCI менее ручным и более доступным для еще более широкого круга пользователей. сообщество.

Для получения дополнительной информации свяжитесь с Карой Лааш по адресу: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра у вас должен быть включен JavaScript.; 631-344-8000.

Эта статья впервые появилась в июньском номере журнала Tech Briefs Magazine за 2023 год.

Больше статей из архива читайте здесь.

ПОДПИСАТЬСЯ