Los surfistas pasan gran parte de su tiempo observando cómo llegan olas largas a la costa mientras intentan atrapar una a la derecha cuando comienza a curvarse y romperse.
En una vena similar, los científicos están trabajando para crear ondas electromagnéticas helicoidales retorcidas cuya curvatura permita obtener imágenes más precisas de las propiedades magnéticas de diferentes materiales a nivel atómico y posiblemente podría conducir al desarrollo de dispositivos futuros.
Cuando los científicos usan haces de electrones para observar muestras de materiales, tienen la capacidad de modificar muchos aspectos diferentes de las ondas electromagnéticas que forman el haz. Pueden hacer que la amplitud de las ondas sea más grande o más pequeña, o hacer que las ondas sean más rápidaso más lento. Sin embargo, hasta ahora no ha habido una manera fácil de transformar una onda plana, como las largas olas en el mar, en una onda helicoidal, como las que se estrellan en la costa.
"Si podemos ver los momentos magnéticos del material, podemos construir una descripción de las propiedades magnéticas totales del material y cómo el material manifestará sus propiedades electrónicas y magnéticas". - CD Phatak, científico de materiales de Argonne
En un nuevo estudio del Laboratorio Nacional Argonne del Departamento de Energía de EE. UU. DOE, los científicos han creado pequeñas regiones de defectos magnéticos hechos de islas magnéticas a nanoescala ensambladas en una cuadrícula. Las ondas planas interactúan con estos defectos, generando así ondas helicoidales.
"Estamos buscando ondas con una especie de rizo perfecto, y para generar el rizo necesitamos darles algo contra lo que chocar, que en nuestro caso son monopolos magnéticos", dijo el científico de materiales de Argonne Charudatta CDPhatak.
La razón por la que los científicos están tan interesados en las ondas helicoidales es porque tienen una propiedad llamada momento angular orbital. Conocer el momento angular orbital de un haz de electrones permite a los científicos investigar el comportamiento magnético de los materiales a nivel atómico determinando una propiedad atómica llamadael momento magnético
"Si podemos ver los momentos magnéticos del material, podemos construir una descripción de las propiedades magnéticas totales del material y cómo el material manifestará sus propiedades electrónicas y magnéticas", dijo Phatak.
De esta manera, el haz de electrones reconfigurado podría ser útil para estudiar materiales en los que el espín y la magnetización juegan un papel crucial, allanando el camino hacia nuevas formas de dispositivos electrónicos.
Tener acceso a la información codificada por el momento angular orbital también permitirá a los científicos comprender mejor los matices de los materiales quirales, que tienen un tipo de zurdo o diestro que determina sus propiedades.
La cuadrícula de defectos se puede insertar en cualquier microscopio electrónico de transmisión para proporcionar una forma directa de obtener imágenes de la muestra. "La gente generalmente no piensa en modificar el perfil del haz de esta manera", dijo Phatak.
En la siguiente fase del experimento, Phatak explicó que los investigadores pueden buscar reemplazar las rejillas de las islas magnéticas con solenoides o bobinas de alambre que pueden actuar como electroimanes. El uso de solenoides permitiría la creación de defectos magnéticos sintonizados con mayor precisión."En este momento, debido a la disposición de la rejilla magnética, solo podemos crear defectos con una magnetización acumulativa de dos o cuatro, pero los solenoides nos permitirían tener un rango mucho más amplio de estados de magnetización", dijo Phatak.
Un artículo basado en el estudio, "Evidencia directa de defectos topológicos en ondas de electrones debido a la carga magnética localizada a nanoescala", apareció en la edición en línea del 22 de octubre de Nano letras . La científica de materiales de Argonne, Amanda Petford-Long, también contribuyó al estudio
El trabajo fue financiado por la Oficina de Ciencia del DOE. Los investigadores también hicieron uso del Centro de Argonne para Materiales a Nanoescala, una Instalación de Usuario de la Oficina de Ciencia del DOE, para fabricar las islas magnéticas mediante el uso de la litografía con haz de electrones.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por DOE / Laboratorio Nacional de Argonne . Original escrito por Jared Sagoff |. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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