Uygulamalı ve mühendislik fiziği doçenti olan kıdemli yazar Greg Fuchs’un uzmanlık alanlarından biri de spintroniktir (magnetoelektronik). Spintronik, elektronların manyetik özelliklerinden sorumlu olan dönüşün incelenmesine verilen isimdir. Greg Fuchs ve ekibi, manyetizmanın nasıl ölçüleceğini ve manipüle edileceğini anlamaya çalışıyorlar.
Greg Fuchs ve ekibinin, dönüşleri gözlemek için antiferromanyetik maddeleri kullandığı çalışmalarına dair makale bu ay Physical Review X dergisinde yayınlandı.
Fuchs ve ekibi, manyetizmayı geleneksel manyetik mikroskop formlarıyla ölçmek yerine, malzemelerin ışık, elektron veya X-ışınları ile bombalandığı manyeto-termal mikroskobi olarak adlandırılan bir teknikle ölçtüler. Bu yöntemde malzemeye küçük bir alanda ısı uygulanır ve bu alandaki manyetizma, üretilen elektrik voltajı ile ölçülür. Bu durum, Fuchs ve ekibinin bir manyetik malzemenin dönüşünü manipüle ettiklerinde ne olacağını görmelerini sağlar.
Araştırmacılar, benzersiz olan antiferromanyetik materyalleri araştırıyor. Çünkü diğer materyaller, ekibin istediği gibi manyetik alan üretmiyor. Antiferromanyetikler, ferromanyetik malzemelerin çok daha hızlı olan kardeşleridir. Ancak antiferromanyetik maddelerin davranışını anlamak kolay değildir.
Gref Fuchs, “Antiferromanyetik materyali incelemek zor. Çünkü her dönüş olması gerekenin ters yönünü işaret ediyor. Bu nedenle net mıknatıslanma yok. Manyetik bir alan oluşturmuyor. Manyetik ölçüme yönelik geleneksel yaklaşımlara gerçekten uygun değil. Bunu yapabilen özel X-ışını tesisleri var. Ancak çok fazla değil ve yapabileceğiniz ölçümleri sınırlandırıyor. Yani çok az seçeneğiniz var” açıklamasını yaptı.
Fuchs ve ekibi, problemin çözümü için zekice bir tasarım ortaya çıkardılar. Sadece doğru düzlemdeki antiferromanyetik materyal, nikel oksit, birçok dönüş düzlemini içeriyor. Bir platin ve nikel oksitten oluşan bir sandviç görüntüsündeki tasarımda sınırdaki dönüşlerin tümü birbirine paralel olarak hizalanır. Böylece araştırmacılar sinyallerin iptal edilmeden dönüşlerin oryantasyonunu ölçmek için ısı akışını kullanabilir.
“Ara yüzey dönüş Seebeck etkisi” adı verilen bu etki, daha önce ferromanyetik metallerde ve yalıtıcılarda gözlendi. Ancak ilk defa antiferromanyetikler için teorik hale getirildi. Ama daha önce kimse Greg Funchs ve ekibinin kullandığı yöntem ile antiferromanyetikleri gözlememişti.
Greg Fuchs, "Normalde antiferromanyetikleri oldukça sert bir somun olarak düşünürsünüz. Bu kadar basit bir yaklaşımın işe yaraması şaşırtıcı" dedi. Fuchs, açıklamasının devamında ”Çalışmamız, antiferromagnetik cihazlarda neler yapabileceğiniz konusunda yepyeni bir alemin kilidini açıyor. Şimdi bu malzemelerdeki dokuları kontrol edebiliyorum ve sonra dönüşlerin nasıl yönlendirildiğini görebiliyorum” dedi.
