روشی جدید برای اندازه‌گیری اثرات مغناطیسی در مقیاس‌نانو

به‌زودی در ذخیره‌سازی داده به چگالی‌ای بیش از ۱۰^۱۲ بیت در هر اینچ مربع نیاز
خواهد بود. برای دستیابی به چنین چگالی‌ای به بیت‌هایی نیاز است که عرض آنها
تنها ده نانومتر و یا کمتر باشد؛ اما از آنجا که در این سطح، اثرات مغناطیسی
سطحی پدیدار می‌شود، شناخت اثرات مغناطیسی غیر معمول، در این سطح امری ضروری
است.

فامیهیکو ماتسوی و همکارانش از مؤسسه علم و فناوری نارا(Nara) و سایر مؤسسات
ژاپنی، دو روشِ پراش الکترون اوگر و طیف‌نمایی جذبی اشعه ایکس را با یکدیگر
ادغام‌ و روش جدیدی ابداع کرده‌اند. آنها بیشینه‌های «تمرکز رو به جلو» را ـ که
در طیف و در راستای اتم‌های موجود در سطحِ نمونه ظاهر می‌شدند ـ تحلیل کردند.
آنها توانستد که از طریق ارزیابی شدت بیشینه‌ها، بین ساختارهای مغناطیسی و
الکترونیکی لایه‌های منفرد، تمیز قائل شوند.

این گروه، از این روش جدید در تحلیل ساختار مغناطیسی یک لایه نازکِ نیکل بر روی
یک سطح مسی استفاده کردند. تاکنون ساختار مغناطیسی اتمی لایه‌های نازک نیکل
ناشناخته مانده بود؛ این در حالی است که دانشمندان می‌دانستند که راستای
مغناطیسی ‌شدن در این لایه‌ها در سطح ماده، موازی بوده و با رفتن به عمق و در
دهمین لایه اتمی به‌صورت عمود در‌می‌آید. ماتسوی و همکارانش این ناحیه گذار را
تحلیل و گشتاورهای مغناطیسی را در هر کدام از لایه‌ها اندازه‌گیری نمودند.
شناخت دقیق نحوه تغییر این گشتاورهای مغناطیسی در درون این ساختار می‌تواند در
ساخت ابزارهای ضبط مغناطیسی عمودی ـ که چگالی ذخیره‌سازی آنها سه ‌برابر
بزرگ‌تر از مواد ضبطِ طولی معمولی است ـ سودمند واقع گردد.

هم‌اکنون برای تصویربرداری از ساختار اتمی، چندین روشِ پراش اتمی مورد استفاده
قرار می‌گیرد که هر یک مشکلات خاص خود را دارد؛ مثلاً طیف‌نمایی تونلی روبشی
تنها قادر به تحلیل سطح نمونه است. روش طیف‌نمایی پراشی ابداعی این گروه
می‌تواند برای نخستین بار به شکلی غیر مخرب، خصوصیات مغناطیسی و الکتریکی
لایه‌های زیرسطحی را در مقیاس اتمی به تصویر بکشد.

هم‌اکنون این محققان به دنبال توسعه روش خود به‌منظور تحلیل سطح ابررساناها
هستند. ماتسوی در این باره گفت:«ما توجه ویژه‌ای به خصوصیات الکترونیکی وابسته
و ساختار هندسی در گذار فاز ابررسانایی داریم.»

نتایج این تحقیق در نشریه.Phys. Rev. Lett به چاپ رسیده‌است.