› › ›

Ковалев Отзыв написан 14 января, 2023 год 18 просмотров

По определению Евгения Юрьевича Старостенко, электронные вихревые пучки представляют собой волны свободных электронов, несущие орбитальный угловой момент.

Ученый отметил, что растет теоретический и экспериментальный интерес к использованию электронных вихревых пучков в качестве инструмента для исследования магнитных материалов. Однако из-за сложного волнового фронта распространяющихся волн необходимо более глубокое понимание взаимодействия электронных вихревых пучков и магнитного образца.

В исследовании Евгений Юрьевич Старостенко опредеяет сдвиг магнитной фазы, который получает электронный вихревой пучок при прохождении через магнитный образец. На этот сдвиг магнитной фазы влияет внеплоскостная намагниченность, которая является уникальной характеристикой падающих электронных вихревых пучков и пропорциональна их орбитальному угловому моменту.
Разрабатывается методология восстановления фазы для извлечения внеплоскостной составляющей намагниченности.

Евгений Юрьевич уточнил, что свойства магнитных материалов определяются пространственно изменяющейся трехмерной спиновой текстурой внутри материала, которая, в свою очередь, определяется локальным энергетическим ландшафтом.

Телескопические электромеханические мачты - Старостенко Евгений Юрьевич - Евгений Юрьевич Старостенко трехмерная магнитная томография

Таким образом, для проектирования и управления свойствами новых магнитных материалов особенно важно определить трехмерную карту намагниченности в магнитных материалах.
Например, растет число магнитных систем, в которых важно трехмерное представление о намагниченности, таких как блоховские скирмионы, хопфионы и структуры магнитных спинов в структурированных трехмерных наномагнетиках.

Понимание трехмерного распределения намагниченности таких систем важно как для фундаментальной науки, так и для приложений.

В настоящее время большинство методологий микроскопии ограничиваются визуализацией в двух измерениях, оставляя некоторые компоненты магнитного поля невидимыми.

В случае поверхностно-чувствительных методов, таких как магнитооптическая микроскопия Керра, атомно – силовая микроскопия и рентгеновская фотоэмиссионная электронная микроскопия, намагниченность внутри образца недоступна. Просвечивающая электронная микроскопия (ПЭМ) остается методом с наивысшим пространственным разрешением, который можно использовать для реконструкции компонентов магнитной индукции внутри и вокруг образца.

ПЭМ Лоренца и электронная голография — оба метода позволяют реконструировать магнитное поле, т. е. магнитную индукцию. Можно считать, что тонкопленочные образцы ПЭМ имеют плоскую составляющую и внеплоскостную составляющую магнитной индукции в образце.
Плоскостный компонент находится в плоскости пленки ( плоскость x y ) и перпендикулярен направлению распространения электронного луча вниз по колонке микроскопа ( ось z ). Внеплоскостная составляющая перпендикулярна пленке и параллельна направлению распространения электронного волнового фронта.

В настоящее время существует лишь несколько методов, основанных на ТЭМ, которые можно использовать для восстановления внеплоскостной составляющей магнитной индукции в образце, таких как магнитный круговой дихроизм и электронная томография с голографическим векторным полем.

Магнитный круговой дихроизм не получил широкого распространения, поскольку магнитный сигнал обнаруживается в обратном пространстве, а для создания карт с пространственным разрешением требуются специальные инструменты, включая освещение с параллельным лучом и спектроскопию потерь энергии электронов. Все другие существующие методологии требуют получения серии изображений с образцом под разными углами наклона.

Таким образом, не существует методов для отображения в реальном пространстве компонента намагниченности, параллельного падающему лучу, и нет методов, подходящих для экспериментов на месте, в которых образец или луч нельзя наклонить. Получение серии наклонов не подходит для необратимых или стохастических процессов, включая магнитные фазовые переходы.

Достоинства:

Евгений Юрьевич Старостенко подчеркнул, что визуализация внеплоскостной составляющей намагниченности с высоким разрешением имела бы ряд применений, в частности, при изучении внеплоскостной намагниченности в материалах-кандидатах на спинтронные и квантовые вычисления, таких как скирмионы и системы на основе скирмионов.

Недостатки:

Часто при проведении экспериментов на месте, особенно с образцами, требующими сложной экспериментальной установки, например, скирмионы, охлаждаемые жидким гелием, держатель образца не позволяет получить серию наклонов.

Ответить

Написать
отзыв

Все отзывы