การใช้ไอออนไฮโดรเจนเพื่อควบคุมการจับคู่แม่เหล็กในระดับโมเลกุล



  นักวิทยาศาสตร์ของ Wenle (ศูนย์) ของ NSLS-II ร่วมงานกับนักวิจัยของ MIT MIT Mantao Huang (ซ้าย) และ Aik Jun Tan (ขวา) ที่ลำแสง Coherent Soft X-Ray Scattering (CSX) เครดิต: Brookhaven National Laboratory
นักวิจัยจากสถาบันเทคโนโลยีแห่งแมสซาชูเซตส์ (MIT) และห้องปฏิบัติการแห่งชาติของ Brookhaven Department of Energy (DOE) แห่งสหรัฐอเมริกาได้กำหนดวิธีการใช้ไอออนไฮโดรเจนที่ "สูบ" จากน้ำในอากาศที่อุณหภูมิห้องเพื่อควบคุมแม่เหล็กภายใน ตัวอย่างที่บางมากของวัสดุแม่เหล็ก วิธีนี้สำหรับการจัดการกับสมบัติของแม่เหล็กสามารถเร่งความก้าวหน้าในด้านการคำนวณเซ็นเซอร์และเทคโนโลยีอื่น ๆ ได้

งานวิจัยที่อธิบายไว้ในฉบับออนไลน์ของ Nature Materials ฉบับวันที่ 12 พฤศจิกายน พ.ศ. 2561 ได้ดำเนินการในแหล่งกำเนิดแสงซิงโครตรอนแห่งชาติของ Brookhaven (NSLS-II) ซึ่งเป็นสำนักงานผู้ใช้งานด้านวิทยาศาสตร์ของ DOE การวัดที่ถ่ายด้วยรังสีเอ๊กเอ็นเอ XSLR (NSX-IIS) ของ NSLS-II มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการเปิดเผยกลไกที่เกี่ยวข้องกับกล้องจุลทรรศน์โดยเฉพาะอย่างยิ่งการปรากฏตัวของไอออนของไฮโดรเจนภายในตัวอย่างและบทบาทของพวกเขาในการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างแม่เหล็กตัวอย่าง

ไปสู่กระแสหลักของ spintronics

ในบรรดาการใช้งานที่เป็นไปได้หลายประการของงานวิจัยชิ้นนี้มีศักยภาพในการเป็นแพลตฟอร์มใหม่สำหรับการพัฒนาด้าน spintronics อุปกรณ์ที่ใช้ไม่ได้ขึ้นกับค่าใช้จ่ายทางอิเล็กทรอนิกส์ แต่ยังรวมไปถึงการหมุนอิเล็กทรอนิกส์คุณสมบัติในตัวของอิเล็กตรอนที่ทำหน้าที่เป็น แม่เหล็กเล็ก ๆ

ซึ่งแตกต่างจากอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์มาตรฐานซึ่งใช้เทคโนโลยีเซมิคอนดักเตอร์เมทัลออกไซด์ (CMOS) ที่เสริมกัน (ใช้เพื่อสร้างทรานซิสเตอร์เป็นพันล้านตัวในไมโครชิป) อุปกรณ์ spintronic จะสร้างขึ้นจากวัสดุแม่เหล็กซึ่งมีอะตอมแม่เหล็กเช่นเหล็กหรือแมงกานีส อุปกรณ์ Spintronics สามารถรักษาสมบัติทางแม่เหล็กของพวกเขาได้โดยไม่ต้องจ่ายไฟอย่างสม่ำเสมอซึ่งแตกต่างจากชิปมาตรฐานและเนื่องจากพวกเขาสร้างความร้อนน้อยกว่าอย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น

ภาพของตัวอย่างชั้นนี้แสดงโมเลกุลของน้ำในอากาศที่ใช้เป็นแหล่งไฮโดรเจนไอออน เมื่อมีการใช้แรงดันไฟฟ้าบวก (ไม่ได้แสดง) ไว้ในตัวอย่างนั้นไอออนจะเคลื่อนไปที่ชั้นล่างและทำให้เกิดการเปลี่ยนทิศทางของสนามแม่เหล็ก (ลูกศรสีแดง) อะตอมออกซิเจนในที่สุดกลับสู่อากาศ สถาบันเทคโนโลยีแห่งชาติบรูคเฮเวนกล่าวว่า "ในขณะที่เทคโนโลยี CMOS กำลังอยู่ในขั้นตอนสุดท้ายของแผนงานของพวกเขาอุปกรณ์หมุนตามกำลังได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางสำหรับยุคที่นอกเหนือจาก CMOS" นักวิจัยนำของ Geoffrey Beach, ศาสตราจารย์ด้านวัสดุศาสตร์และวิศวกรรมกล่าว ผู้ร่วมอำนวยการของ MIT Materials Research Laboratory หนึ่งในข้อกำหนดในการนำ spintronics เข้าสู่กระแสหลักคือวิธีที่มีประสิทธิภาพในการควบคุมแม่เหล็กไฟฟ้าโดยหลักการเรากำลังพยายามสร้างอะนาล็อกแม่เหล็กของทรานซิสเตอร์ "
วิธีหนึ่งในการบรรลุการควบคุมนี้คือการใส่ไอออนเข้าไปในโครงสร้างซึ่งสามารถเคลื่อนที่ไปมาระหว่างเลเยอร์และปรับพฤติกรรมของแม่เหล็กไฟฟ้าได้ นี้เรียกว่าการสลับ magneto-ionic นักวิจัยได้ให้ผลลัพธ์ที่น่าพอใจแล้ว แต่ชนิดของไอออนที่ใช้ในการตรวจสอบก่อนหน้านี้ทำให้เกิดปัญหามากกว่าที่จะแก้ได้ ในการศึกษาครั้งนี้ทีมงานสามารถแก้ไขปัญหาเหล่านี้ได้โดยใช้ไฮโดรเจนไอออน (H +) ซึ่งไม่น่ารังเกียจและมีไอออนน้อยที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ทำให้เหมาะสำหรับการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของแข็งในสนามไฟฟ้า

นักวิจัยจาก Brookhaven, Wen Hu นักวิจัยจาก Brookhaven กล่าวว่า "การสลับแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นทางที่สำคัญในการใช้แม่เหล็กไฟฟ้าที่มีกำลังต่ำ" การย้ายถิ่นของไฮโดรเจนไอออนที่ควบคุมโดยแรงดันไฟฟ้ามีบทบาทสำคัญในการวิจัยนี้และอาจนำไปสู่การใช้อุปกรณ์สปินทรอนิกส์ใหม่

สมาชิกของทีมวิจัยที่ CSX beamline ซึ่งพวกเขายืนยันว่ามีไอออนไฮโดรเจนอยู่ในตัวอย่างของพวกมัน เครดิต: จากซ้ายไปขวา: Aik Jun Tan, Felix Büttner, Wen Hu, Claudio Mazzoli, Ivan Lemesh และ Mantao Huang รังสีเอกซ์ยืนยันปั๊มโปรตอน
นักวิจัยได้แสดงให้เห็นถึงการใช้ไอออนไฮโดรเจนสำหรับการสลับ magneto-ionic แบบย้อนกลับในโครงสร้างชั้นประกอบด้วยฐานแพลทินัมโคบอลต์แพลเลเดียมแกโดลิเนียมออกไซด์และการติดต่อด้วยทองคำเพื่อปิดท้าย Palladium (Pd) เป็นที่รู้จักกันดีสำหรับความสามารถในการเก็บไฮโดรเจนไว้ใน "ซอก" ของอะตอมของตาข่าย การวางแรงดันไฟฟ้าในตัวอย่างและการสลับระหว่างแรงดันไฟฟ้าบวกและลบสามารถสูบไฮโดรเจนเข้าและออกจากชั้น Pd สลับแม่เหล็กไปมาจากเครื่องบินออกจากเครื่องบินไปสู่ระนาบ นี่เป็นครั้งแรกที่นักวิทยาศาสตร์ได้แสดงให้เห็นถึง "hydriding" ย้อนกลับของโลหะหนัก

ในการตรวจสอบว่าไฮโดรเจนถูกแทรกลงในชั้น Pd กลุ่มนี้ได้ทำการ X-ray Absorption Spectroscopy (XAS) ที่ลำแสง CSX CSX นำเสนอเครื่องมือการถ่ายภาพและการถ่ายภาพรังสีเอกซ์ที่นุ่มนวลและถูกออกแบบมาเพื่อศึกษาพื้นผิวและพฤติกรรมอิเล็กทรอนิกส์ของวัสดุคอมโพสิต ด้วย XAS นักวิจัยสามารถกำหนดการอิเล็กทรอนิกส์ท้องถิ่นได้



Create Date : 01 ธันวาคม 2561
Last Update : 1 ธันวาคม 2561 18:28:50 น. 0 comments
Counter : 13 Pageviews.

ชื่อ : * blog นี้ comment ได้เฉพาะสมาชิก
Comment :
  *ส่วน comment ไม่สามารถใช้ javascript และ style sheet
 

p_chusaengsri
Location :
สมุทรปราการ Thailand

[Profile ทั้งหมด]

ให้ทิปเจ้าของ Blog [?]
ฝากข้อความหลังไมค์
Rss Feed
Smember
ผู้ติดตามบล็อก : 52 คน [?]






Group Blog
 
All Blogs
 
Friends' blogs
[Add p_chusaengsri's blog to your web]
Links
 

 Pantip.com | PantipMarket.com | Pantown.com | © 2004 BlogGang.com allrights reserved.