Лазерно-индуцированная намагниченность: революционный подход в материаловедении

к Амир Хусейн
5 Комментарии
laser-induced magnetization

Мощный лазерный импульс, направленный на сплав железа, мгновенно расплавляет целевой участок, создавая небольшую магнитную зону. Это открытие принадлежит HZDR/Sander Münster.

Совместное исследование показало, что короткие интенсивные лазерные импульсы могут вызывать намагничивание железных сплавов. Это достижение имеет важное значение для технологии магнитных датчиков, хранения данных и области спинтроники.

Традиционно намагничивание железного гвоздя заключается в его трении стержневым магнитом. Однако исследователи из Центра имени Гельмгольца в Дрездене-Россендорфе (HZDR) в сотрудничестве с Laserinstitut Hochschule Mittweida (LHM) разработали нетрадиционный метод: использование ультракоротких лазерных импульсов на некоторых сплавах железа для индукции намагничивания. Их исследования распространяются на различные классы материалов, что потенциально расширяет сферу применения. Эти результаты опубликованы в журнале Advanced Functional Materials.

Инновации в методах намагничивания

Это удивительное открытие было сделано в 2018 году. Команда HZDR обнаружила, что когда слой железо-алюминиевого сплава подвергался воздействию ультракоротких лазерных импульсов, немагнитный материал трансформировался в магнитный. Лазерные импульсы перестраивают атомную структуру, заставляя атомы железа группироваться более тесно и образовывать магнит. Затем исследователи смогли обратить намагниченность с помощью более слабых лазерных импульсов, что позволило им создавать и стирать небольшие магнитные области на поверхности.

Первоначальный эксперимент вызвал несколько вопросов. Доктор Рантей Бали из HZDR стремился определить, является ли этот эффект эксклюзивным для железо-алюминиевого сплава или применим к другим материалам. Сотрудничая с доктором Тео Пфлюгом из LHM и коллегами из Университета Сарагосы, они расширили свои исследования.

Исследование намагничивания с помощью лазерных импульсов

Их внимание сместилось к сплаву железо-ванадия, который, в отличие от структурированного сплава железо-алюминий, имеет более неупорядоченное, аморфное расположение атомов. Они использовали метод накачки-зонда для мониторинга эффектов лазерного облучения.

«Мы намагничиваем сплав сильным лазерным импульсом и одновременно отражаем более слабый импульс от поверхности материала», — объясняет Тео Пфлуг. Анализ отраженных импульсов помогает определить физические свойства материала. Этот процесс повторяется, увеличивая интервал между начальным и последующими импульсами, создавая последовательный набор данных отражения, который иллюстрирует процессы, запускаемые лазером.

Быстрое плавление и магнитное формирование

Исследование показало, что сплав железа и ванадия, несмотря на разную атомную структуру, можно намагничивать посредством лазерного воздействия. «В обоих сплавах лазерный импульс кратковременно плавит материал в точке облучения, стирая предыдущую структуру и образуя небольшую магнитную область», — поясняет Рантей Бали.

Это указывает на то, что подобные магнитные явления могут возникать в различных атомных структурах.

Команда также анализирует сроки этих процессов. «Теперь мы понимаем временные рамки этих событий», — добавляет Тео Пфлюг. Первоначально лазерный импульс возбуждает электроны, которые в течение пикосекунд передают энергию атомным ядрам. Эта передача энергии приводит к образованию магнитной структуры, которая затем стабилизируется за счет быстрого охлаждения. Будущие эксперименты будут сосредоточены на наблюдении перестройки атомов во время намагничивания с использованием интенсивного рентгеновского излучения.

Потенциальные области применения в поле зрения

Хотя это исследование все еще находится на стадии разработки, оно предполагает потенциальное применение. Например, использование лазеров для размещения крошечных магнитов на поверхности чипа может принести пользу производству магнитных датчиков в транспортных средствах и магнитному хранению данных.

Это явление может также сыграть роль в спинтронике, где магнитные сигналы могут заменить электроны в транзисторах для цифровых вычислений, прокладывая путь для будущих компьютерных технологий.

Ссылка: «Лазерное позиционное и химическое переупорядочение решетки, порождающее ферромагнетизм» Тео Пфлюга, Хавьера Пабло-Наварро, доктора Шабада Анвара, Маркуса Ольбриха, Сезара Магена, Мануэля Рикардо Ибарра, Кей Поцгера, Юргена Фассбендера, Юргена Линднера, Александра Хорна и Рантедж Бали, 21 ноября 2023 г., Передовые функциональные материалы.
DOI: 10.1002/adfm.202311951

Часто задаваемые вопросы (FAQ) о лазерно-индуцированном намагничивании

Каково главное открытие в области лазерно-индуцированного намагничивания?

Исследование показало, что ультракороткие лазерные импульсы могут намагничивать сплавы железа, что имеет серьезные последствия для технологии магнитных датчиков, хранения данных и спинтроники.

Как работает лазерно-индуцированная намагниченность?

Лазерно-индуцированная намагниченность предполагает использование сильного лазерного импульса для мгновенного плавления сплава железа в точке облучения, в результате чего атомы перестраиваются и образуют небольшую магнитную область.

Каковы потенциальные применения этого открытия?

Этот метод может быть использован для создания чувствительных магнитных датчиков для транспортных средств, в магнитных хранилищах данных и в спинтронике для цифровых вычислительных процессов.

Кто проводил исследования по лазерно-индуцированной намагниченности?

Исследование проводилось командой из Центра Гельмгольца Дрезден-Россендорф (HZDR) и Лазерного института Hochschule Mittweida (LHM).

На какие материалы влияет этот процесс лазерно-индуцированного намагничивания?

Первоначально процесс наблюдался в железо-алюминиевом сплаве, но дальнейшие исследования показали, что он применим и к железо-ванадиевым сплавам с различным атомным строением.

Подробнее о лазерно-индуцированном намагничивании

Вам также может понравиться

5 Комментарии

Эмили Р. 1ТП2Т - 1ТП3Т

Я читал об этом в другой статье, они сказали, что это может изменить правила хранения данных, но я не совсем уверен, как это работает?

Отвечать
Джон Смит 1ТП2Т - 1ТП3Т

вау, это действительно что-то, да, железо намагничивается всего лишь лазерными импульсами? наука в наши дни сошла с ума

Отвечать
ЛазерЛюбовник 1ТП2Т - 1ТП3Т

Мне нравится, как в наши дни лазеры используются во всем: от медицины до изготовления магнитов. Просто восхитительно!

Отвечать
МагнитныйМайк 1ТП2Т - 1ТП3Т

интересное исследование, но что насчет стоимости такой технологии, кажется, что ее внедрение в больших масштабах будет дорогостоящим.

Отвечать
ТехГуру99 1ТП2Т - 1ТП3Т

Итак, если я правильно понимаю, лазер перестраивает атомы, создавая магниты? это довольно круто, но звучит сложно.

Отвечать

Оставить комментарий

* Используя эту форму, вы соглашаетесь с хранением и обработкой ваших данных на этом сайте.

1ТП1Т — веб-ресурс, посвященный предоставлению актуальной информации о быстро меняющемся мире науки и технологий. Наша миссия — сделать науку и технологии доступными для всех через нашу платформу, объединяя экспертов, новаторов и ученых, чтобы поделиться своими знаниями и опытом.

Подписаться

Подпишитесь на мою рассылку, чтобы получать новые сообщения в блоге, советы и новые фотографии. Давайте оставаться в курсе!

© 2023 1ТП1Т

ru_RUРусский