쌀알 크기의 노트북 하드 드라이브를 상상할 수 있습니까? 자기장의 신비한 준입자 구조인 Skyrmion은 이 "쌀알"에 대한 더 많은 저장 공간과 더 빠른 데이터 전송 속도를 통해 이 겉으로는 상상할 수 없는 아이디어를 현실로 만들 수 있습니다. 그렇다면 이 이상한 입자 구조를 어떻게 관찰할 수 있을까요? CIQTEK Quantum Diamond Atomic 다이아몬드 및 AFM 스캐닝 이미징의 질소 공극(NV) 중심을 기반으로 하는 힘 현미경(QDAFM)이 답을 알려줄 수 있습니다. 스커미온이 무엇인가요? 대규모 집적 회로의 급속한 발전, 칩 공정이 나노미터 규모로 진행됨에 따라 양자 효과가 점차 부각되고 '무어의 법칙'은 물리적 한계에 직면하게 되었습니다. 동시에, 칩에 집적된 전자 부품의 밀도가 높기 때문에 열 방출 문제가 큰 과제가 되었습니다. 사람들은 병목 현상을 극복하고 집적 회로의 지속 가능한 개발을 촉진하기 위해 새로운 기술이 시급히 필요합니다. 스핀트로닉스 장치는 전자의 스핀 특성을 활용하여 정보 저장, 전송 및 처리에서 더 높은 효율성을 달성할 수 있으며, 이는 위의 딜레마를 극복하는 중요한 방법입니다. 최근 몇 년 동안 자기 구조의 위상적 특성과 관련 응용은 이 분야의 현재 연구 핫스팟 중 하나인 차세대 스핀트로닉 장치의 정보 전달자가 될 것으로 예상됩니다. 스커미온(이하 자기 스커미온)은 준입자 특성을 갖는 위상학적으로 보호된 스핀 구조로, 특수한 종류의 자구벽으로 소용돌이를 동반한 자화 분포 구조이다. 자구벽과 유사하게 스커미온에도 자기모멘트반전이 있으나 자구벽과 달리 스커미온은 소용돌이 구조로 자기모멘트반전이 중심에서 바깥쪽으로 이루어지며 일반적인 것은 Bloch형이다. 스커미온과 닐형 스커미온. 그림 1: 스커미온 구조의 개략도. (a) 닐형 스커미온 (b) 블로크형 스커미온 스커미온은 쉬운 조작, 쉬운 안정성, 작은 크기, 빠른 주행 속도 등 우수한 특성을 지닌 천연 정보 전달체입니다. 따라서, 스카이미온을 기반으로 한 전자소자는 비휘발성, 고용량, 고속, 저전력 측면에서 미래 소자의 성능 요구사항을 충족할 것으로 기대된다. Skyrmions의 응용 프로그램은 무엇입니까 Skyrmion 경마장 메모리 경마장 메모리는 자성 나노와이어를 트랙으로, 자구 벽을 캐리어로 사용하며, 전류는 자구 벽의 움직임을 구동합니다. 2013년에 연구원들은 더 유망한 대안인 스커미온(skyrmion) 경마장 메모리를 제안했습니다. 자구벽의 구동 전류 밀도와 비교하면 스커미온은 5~6배 더 작기 때문에 에너지 소비와 발열을 줄일 수 있습니다. 스커미온을 압축함으로써 인접한 스커미온 사이의 거리와 스커미온 직경이 동일한 크기가 될 수 있으며, 이는 더 높은 저장 밀도로 이어질 수 있습니다. 그림 2: Skyrmion 기반 Racetrack 메모리 스커미온 트랜지스터 Skyrmions는 트랜지스터 방향으로도 사용될 수 있어 반도체 개발에 대한 새로운 아이디어를 열어줍니다. 그림 3에서 볼 수 있듯이 MTJ(자기 터널 접합)를 사용하여 장치의 한쪽 끝에서 스커미온을 생성한 후 스핀 분극 전류를 통해 스커미온을 다른 쪽 끝으로 구동합니다. 트랜지스터의 스위칭 상태를 달성하기 위해 게이트가 장치 중앙에 설치됩니다. 게이트에 전압을 가하면 전기장이 생성되고, 이는 재료의 수직 자기 이방성을 변화시켜 스커미온의 온/오프를 제어할 수 있습니다. 전압이 가해지지 않을 때 스커미온은 게이트를 통해 장치의 다른 쪽 끝으로 전달될 수 있으며 이 상태는 온 상태로 정의됩니다. 외부 전기장이 인가되면 스커미온은 게이트를 통과하지 못하며 이 상태를 오프(off) 상태로 정의한다. 그림 3: Skyrmion 트랜지스터 Skyrmion 기반의 비전통적인 컴퓨팅 뉴로모픽 컴퓨팅 유닛은 기존 컴퓨팅 유닛에 비해 신경망 측면에서 전력 소비가 적고 대규모 컴퓨팅이 가능하다는 장점이 있습니다. 뉴로모픽 컴퓨팅 장치를 제조하려면 나노미터 크기, 비휘발성 및 낮은 전력 소비라는 요구 사항을 충족해야 합니다. Skyrmion은 이러한 장치에 새로운 가능성을 제공합니다. Skyrmion은 이동성을 제어하여 생물학적 신경을 잘 시뮬레이션할 수 있으며 동시에 불순물 페깅 효과를 보다 효율적으로 제거하여 더욱 견고하게 만들 수 있습니다. 그림 4: (a) Skyrmion 기반 신경 컴퓨팅 장치 (b) Skyrmion 기반 확률론적 컴퓨팅 장치 Skyrmions는 임의의 컴퓨팅 장치에서도 사용할 수 있습니다. 주류 컴퓨팅 기술은 기존 이진 형식으로 값을 인코딩하는 반면, 무작위 컴퓨팅은 무작위 비트 스트림을 지속적으로 처리할 수 있습니다. 기존의 반도체 회로는 의사 난수 생성기와 시프트 레지스터의 조합을 사용하여 신호를 생성하는데, 이는 하드웨어 비용이 높고 에너지 효율이 낮다는 단점이 있습니다. 연구자들은 최근 이론적으로나 실험적으로 열에 의해 유도되는 스커미온 생성을 발견했으며, 이는 스커미온 기반 무작위 컴퓨팅 장치의 기초를 제공합니다. Skyrmion 연구에 적용되는 CIQTEK 양자 다이아몬드 원자현미경 스커미온에 대한 연구는 적절한 관측 기술 없이는 수행될 수 없으며, 실제 공간에서 스커미온을 관찰하는 데 일반적으로 다음 기술이 사용됩니다. 로렌츠 투과 전자 현미경(LTEM), 그 원리는 전자빔을 사용하여 샘플을 관통하고 전자에 대한 로렌츠 힘을 기록하는 것입니다. 원자간력 현미경 기술을 사용하여 시료 표면에 자기장력을 기록하기 위해 자기 팁을 사용하는 자기력 현미경(MFM); X선 현미경은 X선의 흡수율이 시료의 자기장을 반영할 수 있다는 원리입니다. 및 자기광학 Kerr 효과를 사용하여 자화 분포를 측정하는 자기광학 Kerr 현미경(Moke). 이러한 각 관측 도구에는 LTEM의 까다로운 샘플 크기 요구 사항, Moke의 열악한 공간 분해능, 스커미온 이미징에 영향을 미칠...
더보기빛이 소리를 낼 수 있다는 사실을 알고 계셨나요? 19세기 후반, 과학자 알렉산더 그레이엄 벨(전화 발명가 중 한 명으로 간주됨)은 물질이 빛 에너지를 흡수한 후 음파를 생성하는 현상, 즉 광음향 효과를 발견했습니다. 알렉산더 그레이엄 벨 이미지 출처: Sina Technology 1960년대 이후에는 미약신호 감지 기술이 발달하면서 고감도 마이크와 압전 세라믹 마이크가 등장했다. 과학자들은 광음향 효과를 기반으로 한 새로운 분광 분석 기술인 광음향 분광학을 개발했습니다. 광음향 분광학은 시료의 물질과 분광학적 열 특성을 감지하는 데 사용할 수 있으며 무기 및 유기 화합물, 반도체, 금속, 고분자 재료에 대한 물리화학적 연구를 위한 강력한 도구가 됩니다. , 등. 빛이 소리를 생성하게 하려면 어떻게 해야 할까요? 아래 그림과 같이 모노크로메이터로 변조된 광원이나 펄스레이저 등의 펄스광이 광음향셀에 입사됩니다. 광음향 셀에서 측정되는 물질은 빛 에너지를 흡수하며, 입사되는 빛의 파장과 물질에 따라 흡수율이 달라집니다. 이는 서로 다른 물질을 구성하는 원자분자의 에너지 준위가 다르기 때문이며, 입사광의 주파수 ν가 에너지 준위 hν에 가까울수록 물질에 의한 빛의 흡수율이 증가합니다. 빛을 흡수한 후 더 높은 에너지 준위로 도약하는 원자 분자는 더 높은 에너지 준위에 남아 있지 않습니다. 대신, 그들은 에너지를 방출하고 가장 낮은 바닥 상태로 다시 이완되는 경향이 있습니다. 여기서 방출된 에너지는 종종 열 에너지로 나타나고 재료가 열적으로 팽창하고 부피가 변화하게 합니다. 예를 들어, 물질을 광음향 셀에 넣어서 물질의 부피를 제한하면 물질의 팽창으로 인해 압력이 변화하게 됩니다. 입사광의 강도에 주기적인 변조를 적용한 후 재료의 온도, 부피 및 압력도 주기적으로 변경되어 감지 가능한 기계적 파동이 발생합니다. 이 진동은 민감한 마이크나 압전 세라믹 마이크에 의해 감지될 수 있으며, 이를 광음향 신호라고 합니다. 원리 회로도 락인 증폭기는 광음향 신호를 어떻게 측정합니까? 요약하면, 광음향 신호는 매우 작은 열(원자 또는 분자 이완에 의해 방출됨)에서 변환된 훨씬 작은 압력 신호에 의해 생성됩니다. 이렇게 매우 약한 신호를 감지하는 것은 반드시 잠금 증폭기 없이는 수행될 수 없습니다. 광음향 분광학에서 마이크에서 수집된 신호는 전치 증폭기에 의해 증폭된 다음 잠금 증폭기에 의해 필요한 주파수 신호에 고정되어야 합니다. 이러한 방식으로 높은 신호
더보기고지자기학(Paleomagnetism)은 지질학, 물리학, 지구물리학 간의 학제간 학문입니다. 고지자기는 일반적으로 암석 이나 고대 유물의 자연 잔류 자화 강도를 측정하여 지질 시대 동안 지구 자기장의 방향과 강도, 행성의 발사 및 진화 패턴을 연구합니다. 암석은 천연 광물의 조합으로, 잔류 자성은 일반적으로 1차 및 2차 잔류 자성을 포함하는 암석의 강자성 광물에서 유래합니다. 소위 1차 잔류자기란 암석이 형성될 때 기록된 지자기장 정보를 말한다. 대조적으로, 암석이 형성된 후에 얻은 잔류 자성은 외부 자기장의 작용(예: 자연 번개, 흐르는 물과 모래에 의한 침식) 하에서 암석에 의해 얻은 것과 같은 2차 잔류 자성이라고 합니다. 고지자기학은 암석이 형성될 당시의 지자기장의 특성을 연구하기 때문에 1차 잔류자기의 정확한 측정이 중요한 연구 도구가 됩니다. 현재 암석 자성은 밀리미터에서 센티미터 크기의 큰 샘플의 순 자기 모멘트를 측정하여 분석됩니다. 과학적 분석을 위한 일반적인 도구로는 초전도 암석사진과 진동 샘플 자력계가 있습니다. 그러나 서브미크론 규모에서 지질 샘플은 일반적으로 광물학 및 질감이 불균일하며 잔류 자화를 운반하는 강자성 입자의 극히 일부만이 있습니다. 따라서 이러한 맥락에서 암석 자성을 특성화하려면 나노 규모의 공간에서 높은 감도로 자기장을 이미지화할 수 있는 기술이 필요합니다. 예를 들어 현재 널리 사용되고 있는 SQUID(scanning superconductivity microscopy), 자기 저항 현미경, 홀 현미경 등이 그 예이다. (a) 하버드 대학의 양자 다이아몬드 현미경 (b) 지질 시료의 잔류 자화 측정 2011년에 연구자들은 다이아몬드의 질소 공극 크로매틱 코어(줄여서 NV 크로매틱 코어)가 서브미크론 규모의 자기 이미징에 사용될 수 있음을 입증했습니다. 2017년에 RL Walsworth et al. 하버드 대학교에서는 NV 색채 코어를 기반으로 한 자체 제작 양자 다이아몬드 현미경을 사용하여 5um의 미터법 공간 분해능과 4mm의 시야 범위로 암석 자기장의 이미징을 달성했습니다. 다이아몬드와 샘플(10um 이하)에서 10 -16 Am 2 의 자기 모멘트 감도가 달성되었으며 이는 SQUID, 자기 저항 현미경 및 홀 현미경과 같은 주류 장비와 비슷하거나 심지어 능가합니다. 또한, 양자다이아몬드현미경은 광학 이미징 기능과 이미징 속도가 빠른 장점도 갖고 있다. 지질 및 자성 운석의 탐지 및 분석에서 양자 다이아몬드 현미경은 약한 자기 이미징의 새로운 길을 열어주는 응용 가능성이 크다는 것을 알 수 있습
더보기단일 양자 상태의 감지 및 변조와 분자 규모 이미징 기술은 정밀 분광학 기기 개발에 중요한 방향입니다. CIQTEK은 자기 탐지 기술에 대한 심층적인 탐구를 통해 초고도 자기 탐지 본능을 갖고 광범위하고 중요한 응용이 가능한 도핑된 다이아몬드의 질소 공공 시스템의 분광 기술을 기반으로 하는 양자 다이아몬드 단일 스핀 분광기를 독자적으로 생산 및 개발했습니다 . 물리학, 화학, 생물학, 재료, 의학 등 다양한 분야의 전망이 있습니다 [1-11]. 자기측정 기술 개발 그림 1: 다양한 자기측정 기법의 지표 비교 스핀자기공명기술은 현재까지 가장 발전되고 널리 사용되는 기존 기술 중 하나이다. 자기 탐지 관련 분광계는 오랜 개발 역사를 가지고 있으며, 자기 공명 탐지를 달성하는 방법에는 고유한 장점과 단점이 있습니다. 그림 1은 홀 센서, SQUID 검출기, 스핀 자기 공명과 같은 여러 일반적인 기술 수단의 분포를 민감도 및 분해능 측면에서 시각화한 것입니다[12]. 기존 자기 측정 기술과 비교하여 다이아몬드 기반 자기 공명 방법은 두 핵심 측정 항목 모두에서 크게 개선되어 양자 다이아몬드 단일 스핀 분광법 개발에 대한 강력한 참고 자료를 제공합니다. 홀 센서는 1950년대부터 실험실 자기장 측정에 일반적으로 사용되었습니다. 이 검출기는 외부 자기장을 직접 측정하기 위한 홀 효과를 기반으로 합니다[13]. 자기장의 방향이 루프 내 전류의 방향과 다를 때 로렌츠 힘에 의해 도체 내의 전자가 편향되면서 전위차가 발생하고 이를 통해 자기장의 크기를 직접적으로 측정 . 자기장 프로브는 주로 충격에 강하고 사용하기 쉽지만 충분히 정확하지 않은 모놀리식 집적 회로로 만들 수 있는 반도체 결정으로 구성되어 있습니다. 초전도 양자 간섭계(SQUID)는 조셉슨 접합을 기반으로 한 자속 센서[14]로, 폐루프에서 외부 자속과 조셉슨 접합 양단의 전압 변화를 이용하여 약한 자기 신호를 측정할 수 있다. 1960년대 로버트 외. SQUID를 성공적으로 개발했습니다. 이러한 자기 측정 기술은 높은 자기 감지 감도를 가지지만 장비는 저온 환경에서 작동해야 하고 비용이 많이 듭니다. 다이아몬드 시스템을 기반으로 한 미세 자기 검출은 자기 공명 검출을 위한 새로운 방법입니다. 이 기술은 광검출 자기공명기술(ODMR)과 다이아몬드의 질소 공극(NV) 중심의 점결함을 결합한 기술로, NV 중심을 양자 간섭계로 준비하고 이중 공명 기술을 사용하여 매우 민감하고 공간적으로 분해된 자기 신호를 달성합니다. 발각. 이 기술은 제대로 작동하기 위해 저온 및 고진공의 극한 화학적 조건이 필요하지 않으며 이전의 여러 자기 측정 기술에 비해 상업적 응용 가능성이 높습니다. 자기장의 고해상도 및 고감도 측정은 엔지니어링 기술 분야에서 큰 가치를 갖습니다. 현재 사용 가능한 검출 수단은 더 이상 고해상도 및 고감도 기술 개발을 위한 미시 자기 공명 요구를 충족할 수 없습니다. 예를 들어 원자힘과 같은 기술의 미세한 크기, 공간 분해능 및 프로브 크기의 이미징에서 현미경(AFM)과 주사 터널링 현미경(STM)은 비슷합니다. 따라서 높은 공간 분해능을 달성하기 위해서는 단일 원자가 최선의 선택이며, 약한 자기 신호를 위상으로 변환하는 양자 간섭계를 사용하면 고감도 자기 신호 검출을 달성할 수 있습니다. NV센터 적용 문헌에 따르면, NV 중심 단일 스핀 시스템의 공간 분해능은 5nm 미만에 도달할 수 있으며[15] 최대 자기 측정 감도는 [16]에 도달할 수 있으므로 NV 중심 시스템은 높은 성능을 위한 강력한 후보가 됩니다. 해상도 자기 감지. 다이아몬드 NV 중심은 실온에서 ms 정도의 일관성 시간을 가질 수 있으며 10 nm 미만의 정확도로 국한될 수 있으며 전자 스핀은 외부 자기장에 매우 민감하며 NV 중심과 NV 중심 사이의 거리 샘플은 5 nm 미만일 수 있습니다. 따라서 NV 센터는 매우 강력한 단일 양자 센서로 만들어질 수 있습니다. NV 센터는 다중 전자 상태 에너지 준위 구조를 갖고[17], 여기 상태 에너지 레벨의 NV 센터는 두 가지 경쟁 완화 경로, 즉 바닥 상태로의 자발적 복사 도약과 바닥 상태로의 시스템 간 교차 완화 경로를 갖습니다. . 이 두 가지 반응 경로의 발생 확률은 NV 중심 바닥 상태의 스핀 상태에 따라 달라지지만, 스핀 상태 |ms = 0⟩의 확률은 형광 신호를 수집하여 판독할 수 있으며 NV 중심을 초기화할 수 있습니다. 광학 공명 여기에 의해. 더 중요한 것은 전자 스핀이 중첩 상태에 있을 때 외부 자기장이 있을 때의 운동적 진화가 상대 위상을 축적하여 수집된 형광 신호를 자기장 크기와 연관시킨다는 것입니다. 2008년에 Lukin 그룹과 Wrachtrup 그룹은 NV 센터가 우수한 자기장 감지 능력을 가지고 있음을 거의 동시에 발견하고 NV 센터 시스템이 고해상도 및 고감도 자기 측정에 사용될 수 있다고 제안했습니다[18-19]. 2012년에 Wrachtrup et al. 단일 코어 스핀 감지 원리를 실험적으로 검증했습니다 [20]. 2013년에 문헌에서는 유기 시료에서 양성자 검출을 위한 프로브로 다이아몬드 NV 중심을 사용하는 5nm 현미경 NMR을 보고했습니다[21]. 따라서 감지 및 감지에 다이아몬드 NV 중심의 단일 스핀 시스템을 적용하는 것은 자기 감지 역사상 새로운 기술로 현실적으로 실현 가능하도록 점차 발전하고 있으며 관련 분광 장비의 개발이 임박했습니다. CIQTEK 양자 다이아몬드 단일 스핀 분광학 그림 2: 상업용 분광기 현황 그림 2에서 볼 수 있듯이 Bruker, Siemens, Philips 등 시장을 선도하는 글로벌 기술 기업이 개발 및 생산하는 관련 MR 제품은 NMR(핵자기공명), EPR( 전자 상자성 공명), MRI(핵 공명 영상) 및 기타 MR 분광계. 그러나 현재 시중에는 다이아몬드 NV 센터 단일 스핀 시스템의 원리를 ...
더보기일반적으로 사람의 기억력이 좋을수록 더 많은 정보를 통합하고 처리할 수 있습니다. 양자 컴퓨팅에서는 양자 비트가 양자 상태를 "기억"하는 시간이 길어질수록 더 많은 계산을 수행할 수 있습니다. 양자 컴퓨팅의 '기억'은 일관성 시간에 비유될 수 있습니다. 일관성 시간이란 무엇입니까? 일관성 시간(Coherence Times)은 양자비트의 품질을 나타내는 중요한 지표로, 양자비트가 중첩 상태로 유지될 수 있는 시간을 나타내며, 일관성 시간이 길수록 양자컴퓨터가 수행할 수 있는 계산은 더 많아진다. 간단히 말해서 일관성 시간은 양자 컴퓨터가 계산에 사용할 수 있는 "작업 시간"이기도 합니다 . 현재 이온 트랩 양자 컴퓨팅은 긴 일관성을 구현하는 데 분명한 이점이 있습니다. 장기 일관성의 어려움은 무엇입니까? 대부분의 양자 컴퓨팅 경로에 있는 양자 비트는 주변 환경(온도, 소음, 심지어 우주 광선)의 간섭에 매우 취약하며, 오랜 기간 동안 중첩과 얽힘을 유지하는 것은 일련의 비트를 유지하려는 노력만큼 어렵습니다. 활동적인 새끼 고양이가 줄을 서 있습니다. 불완전한 양자 비트로 이어질 수 있는 재료의 특성과 제조 공정 등 물리적 한계가 있기 때문에 이상적인 양자 비트를 만드는 것도 어렵습니다. 이는 예의바른 고양이 무리 사이에 활동적인 고양이, 심지어 개가 존재하는 것과 같으며, 이는 일관성 시간에 큰 영향을 미칠 수 있습니다. T1 및 T2, 양자 컴퓨팅의 주요 기술 지표 양자 컴퓨팅에서 일관성 시간을 탐색할 때 우리는 종종 T1 시간과 T2 시간(T1 시간과 T2 시간)이라는 두 가지 매개변수에 중점을 둡니다. 양자 비트가 얼마나 오래 작동하는지 보는 다른 방법입니다. T1 시간은 양자 비트의 상태 1과 상태 0을 구분할 수 있는 시간을 결정합니다. 양자 비트가 높은 에너지 준위(여기 상태)로 여기되면 이는 클래식 비트가 0에서 1로 이동하는 것과 유사합니다. 클래식 비트에서는 1 상태를 비교적 쉽게 유지할 수 있지만 양자 비트에서는 1 상태로 돌아갑니다. 일정 시간 동안 에너지 상태가 낮아집니다. 이번 시간은 에너지 휴식 시간입니다. T1 시간 동안 양자 비트는 높은 에너지 상태에서 낮은 에너지 상태로 되돌아갑니다. 즉, 1에서 다시 0으로 변경됩니다. 이는 양자 비트가 전달하는 정보를 잃음을 의미합니다. 반면, T2 시간은 중첩 상태에서 위상 정보를 유지할 수 있는 시간을 나타냅니다 . T2 시간이 짧으면 비트 중첩 상태가 다른 중첩 상태로 발전하거나 심지어 중첩 상태가 중단되어 운반된 정보가 손실될 수 있습니다.
더보기반강자성 물질이란? 그림 1: 반강자성체의 자기 모멘트 배열 철의 일반적인 특성은 강자성, 강유전성, 강탄성입니다. 두 가지 이상의 철 특성을 동시에 갖는 재료를 다강성 재료라고 합니다. 다강체는 일반적으로 강한 철 결합 특성을 가지고 있습니다. 즉, 재료의 한 철 특성은 다른 철 특성을 조절할 수 있습니다. 예를 들어 인가된 전기장을 사용하여 재료의 강유전성 특성을 조절하여 재료의 강자성 특성에 영향을 줄 수 있습니다. 이러한 다강성 물질은 차세대 전자 스핀 소자가 될 것으로 기대된다. 그 중 반강자성 물질은 인가된 자기장에 대해 우수한 견고성을 나타내기 때문에 널리 연구되어 왔습니다. 반강자성(antiferromagnetism)은 자기 모멘트가 반평행 엇갈린 순서로 배열되고 거시적인 순 자기 모멘트를 나타내지 않는 재료의 자기 특성입니다. 이 자기적으로 정렬된 상태를 반강자성이라고 합니다. 반강자성 물질 내부에서는 인접한 원자가 전자의 스핀이 반대 방향이 되는 경향이 있어 자기장이 생성되지 않습니다. 반강자성 물질은 상대적으로 흔하지 않으며 산화제1철, 망간철 합금, 니켈 합금, 희토류 합금, 희토류 붕소화물 등과 같이 대부분 저온에서만 존재합니다. 그러나 다음과 같이 상온에서 반강자성 물질도 있습니다. 현재 뜨거운 연구가 진행되고 있는 BiFeO3. 반강자성 재료의 응용 전망 반강자성에 대한 지식은 주로 중성자 산란 기술의 발달로 인해 물질의 스핀 배열을 "볼" 수 있고 이를 통해 반강자성의 존재를 확인할 수 있게 되었습니다. 아마도 노벨 물리학상은 연구자들이 반강자성 물질에 집중하도록 영감을 주었고, 반강자성의 가치는 점차적으로 탐구되었습니다. 반강자성 물질은 이온화 및 자기장 간섭에 덜 민감하며 일반적인 강자성 물질보다 몇 배 더 높은 고유진동수 및 상태 전이 주파수를 갖습니다. 반도체의 반강자성 정렬은 강자성 정렬보다 더 쉽게 관찰됩니다. 이러한 장점으로 인해 반강자성 재료는 스핀트로닉스에 매력적인 재료가 됩니다. 차세대 자기 랜덤 액세스 메모리는 전기적 방법을 사용하여 강자성체에 정보를 쓰고 읽습니다. 이는 강자성체의 내성을 감소시키고 안정적인 데이터 저장에 도움이 되지 않으며, 강자성체 재료의 표유 장은 고도로 통합되는 데 심각한 장애물이 될 수 있습니다. 추억. 대조적으로, 반강자성체는 순 자화가 0이고 표유 자기장을 생성하지 않으며 외부 자기장에 둔감합니다. 따라서 반강자성체 기반 메모리는 강자성 메모리 문제를 완벽하게 해결해 매우 매력적인 잠재적 메모리 소재가 된다. 그림 2: 자기 랜덤 액세스 메모리(인터넷에서 가져온 이미지) 반강자성 도메인 관찰 반강자성 영역에 대한 연구는 관찰 기술과 분리될 수 없습니다. 자구를 관찰하는 일반적인 수단은 자기력 현미경(MFM)으로, 이는 원자간력 현미경 기술을 사용하여 자기 바늘 끝을 사용하여 샘플 표면에 자기장력을 기록합니다. X선의 흡수율이 시료의 자기장을 반영할 수 있다는 원리에 기초한 X선 현미경 검사법 및 자기광학 Kerr 효과를 사용하여 자화 분포를 측정하는 자기광학 Kerr 현미경(Moke). 각 이미징 방법의 기술이 완벽하게 개발되었음에도 불구하고 이러한 수단은 약한 반강자성 자성으로 인해 단일 스핀 감지에 도달하기에는 감도 측면에서 부족하고 반강자성체의 자구 구조를 관찰하기 어렵습니다. 최근 몇 년 동안 다이아몬드의 특별한 결함 구조인 NV(Nitrogen-Vacancy) 센터가 많은 연구자들의 관심을 끌었습니다. NV 센터 스캐닝 프로브 현미경은 다이아몬드의 NV 센터를 AFM 프로브 팁에 통합하고 AFM 스캐닝 기술을 결합하여 샘플 표면의 자구 결과를 얻습니다. 이는 높은 감도(1 T/ Hz1/2), 공간 분해능(10nm) 및 비침습성. 분해능(10 nm) 및 비침습성. 비스무트 페라이트 BiFeO3(BFO)는 약한 강자성을 동반한 강유전성 및 반강자성을 갖는 다강자성 재료 부류에 속하며, 다강자성 재료 연구에서 현재 핫스팟 중 하나입니다. 고해상도 중성자 회절 연구에 따르면 BFO는 64nm 주기의 공간 자기 구조를 가지고 있는 것으로 나타났습니다. 2017년에 I. Gross et al. NV 중심 스캐닝 프로브 현미경을 사용하여 실온에서 BFO 필름의 반강자성 시퀀스를 관찰했으며, 실험 결과는 그림 3과 같이 약 70nm 주기의 스핀 진자 자기 구조를 관찰했습니다. 그림 3: I. Gross 등이 관찰한 BFO 주기 자기 구조. NV 센터 스캐닝 프로브 현미경을 사용하여 (이미지 출처: I.Gross et al. 단일 스핀 자력계를 사용한 비공선형 반강자성 질서의 실제 공간 이미징, Nature, 2017, 549:252) 그림 4: F. Aurore 등의 NV 중심 스캐닝 프로브 현미경을 사용하여 반강자성 구조 및 스커미온 관찰. (이미지 출처: F. Aurore 등. 단일 스핀 완화법을 통한 비공선형 반강자성 텍스처 이미징, Nature communications, 2012, 12:767) 또한 2021년에는 F. Aurore et al. 유사하게 그림 4와 같이 합성 반강자성체의 자구 벽 및 스커미온과 같은 자기 구조를 관찰하기 위해 NV 중심 스캐닝 프로브 현미경을 사용했습니다. 이 실험 결과는 NV 중심 스캐닝 프로브 현미경 기술이 다른 반강자성체에도 확장될 수 있음을 시사합니다. , 자기 국부 스핀파를 연구할 수 있는 새로운 기회를 제공합니다. 그림 5: CuMnAs 반강자성 도메인에 대한 NV 중심 스캐닝 프로브 현미경 연구 ( 이미지 출처 : MS Wörnle et al. 반강자성 도메인의 전류 유도 단편화 arXiv:2019, 1912.05287) MS Wörnle은 NV 중심 스캐닝 프로브 현미경을 사용하여 CuMnAs 반강자성 도메인의 구조적 구성에 대한 전류 펄스의 영향을 연구했으며, 이는 큰 저항 변화가 전류 펄스 기록에 의해 유도된 자기 도메인의 나노 ...
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