Magnonics
ম্যাগননিক্স আধুনিক চুম্বকত্বের একটি উদীয়মান ক্ষেত্র, যা আধুনিক কঠিন অবস্থা পদার্থবিজ্ঞানের একটি উপ-ক্ষেত্র হিসাবে বিবেচিত হতে পারে। ম্যাগনোনিক্স তরঙ্গ এবং চুম্বকত্বের অধ্যয়নের সংমিশ্রণ ঘটায়। এর মূল লক্ষ্য হল ন্যানো-স্ট্রাকচার উপাদানগুলিতে ঘূর্ণন তরঙ্গের আচরণ অনুসন্ধান করা। সংক্ষেপে, ঘূর্ণন তরঙ্গগুলি একটি উপাদানের চৌম্বককরণের একটি প্রচারমূলক পুনঃক্রম এবং চৌম্বকীয় মুহুর্তগুলির অগ্রগমন থেকে উদ্ভূত হয়। চৌম্বকীয় মুহূর্তগুলি ইলেকট্রনের কক্ষপথ এবং ঘূর্ণন মুহূর্ত থেকে উদ্ভূত হয়, প্রায়শই এটি এই ঘূর্ণন মুহূর্ত যা নেট চৌম্বকীয় মুহুর্তে অবদান রাখে। আধুনিক হার্ড ডিস্কের সাফল্যের পরে, ভবিষ্যতের চৌম্বকীয় তথ্য সঞ্চয় এবং 'ম্যাগননিক' লজিক এবং ডেটা স্টোরেজের মতো জিনিসগুলির জন্য স্পিন তরঙ্গ ব্যবহার করার বিষয়ে অনেক বর্তমান আগ্রহ রয়েছে। একইভাবে, স্পিন্ট্রনিক্স সমসাময়িক ইলেকট্রনিক্সে ব্যবহৃত ইলেক্ট্রনের ইতিমধ্যে সফল চার্জ বৈশিষ্ট্যের পরিপূরক হিসাবে স্বাধীনতার অন্তর্নিহিত ঘূর্ণন মাত্রাকে ব্যবহার করতে চায়। আধুনিক চুম্বকত্ব খুব ছোট (সাব-মাইক্রোমিটার) দৈর্ঘ্যের স্কেল এবং খুব দ্রুত (সাব-ন্যানোসেকেন্ড) টাইমস্কেলে চুম্বকায়নের আচরণের বোঝার সাথে সম্পর্কিত এবং এটি কীভাবে বিদ্যমান বা নতুন প্রযুক্তি এবং কম্পিউটিং ধারণাগুলি তৈরি করতে প্রয়োগ করা যেতে পারে। একটি ম্যাগনন টর্ক ডিভাইস উদ্ভাবিত হয়েছিল এবং পরে সিঙ্গাপুরের জাতীয় বিশ্ববিদ্যালয়ের বৈদ্যুতিক ও কম্পিউটার প্রকৌশল বিভাগে নিখুঁত করা হয়েছিল, যা এই ধরনের সম্ভাব্য ব্যবহারের উপর ভিত্তি করে, 29 নভেম্বর, 2019-এ সায়েন্সে প্রকাশিত ফলাফল সহ। একটি চৌম্বকীয় স্ফটিক হল একটি চৌম্বকীয় মেটামেটেরিয়াল যার বিকল্প চৌম্বকীয় বৈশিষ্ট্য রয়েছে। প্রচলিত মেটামেটেরিয়ালগুলির মতো, তাদের বৈশিষ্ট্যগুলি সরাসরি তাদের ব্যান্ডস্ট্রাকচার বা গঠনের পরিবর্তে জ্যামিতিক কাঠামো থেকে উদ্ভূত হয়। ক্ষুদ্র স্থানিক অসামঞ্জস্যতা একটি কার্যকর বৃহদাকার আচরণ তৈরি করে, যা প্রকৃতিতে সহজেই পাওয়া যায় না এমন বৈশিষ্ট্যের দিকে পরিচালিত করে। আপেক্ষিক ব্যাপ্তিযোগ্যতা বা স্যাচুরেশন ম্যাগনেটাইজেশনের মতো পর্যায়ক্রমিক পরামিতিগুলির দ্বারা, উপাদানটিতে 'ম্যাগননিক' ব্যান্ডগ্যাপগুলি তৈরি করার সম্ভাবনা রয়েছে। এই ব্যান্ডগ্যাপের আকার সুর করার মাধ্যমে, শুধুমাত্র ব্যান্ডগ্যাপ অতিক্রম করতে সক্ষম স্পিন তরঙ্গ মোডগুলি মিডিয়ার মাধ্যমে প্রচার করতে সক্ষম হবে, যার ফলে নির্দিষ্ট স্পিন তরঙ্গ ফ্রিকোয়েন্সিগুলির নির্বাচিত প্রচার হবে। সারফেস ম্যাগনন পোলারিটন দেখুন। তত্ত্ব স্পিন তরঙ্গগুলি ফেরোম্যাগনেট এবং অ্যান্টিফেরোম্যাগনেটের মতো চৌম্বকীয় ক্রমের সাথে চৌম্বকীয় মাধ্যমে প্রচার করতে পারে। চুম্বকায়নের অগ্রগতির ফ্রিকোয়েন্সিগুলি উপাদান এবং এর চৌম্বকীয় পরামিতিগুলির উপর নির্ভর করে, সাধারণভাবে অগ্রগতির ফ্রিকোয়েন্সিগুলি 1-100 GHZ থেকে মাইক্রোওয়েভে থাকে, বিশেষ উপকরণগুলিতে বিনিময় অনুরণনগুলি এমনকি বেশ কয়েকটি টিএইচজেড পর্যন্ত ফ্রিকোয়েন্সি দেখতে পারে। এই উচ্চতর অগ্রগতির ফ্রিকোয়েন্সি অ্যানালগ এবং ডিজিটাল সংকেত প্রক্রিয়াকরণের জন্য নতুন সম্ভাবনা উন্মুক্ত করে। স্পিন তরঙ্গগুলির নিজস্ব গ্রুপ বেগ প্রতি সেকেন্ডে কয়েক কিলোমিটারের ক্রমে থাকে। চৌম্বকীয় পদার্থে ঘূর্ণন তরঙ্গের স্যাঁতসেঁতে হওয়ার ফলে ঘূর্ণন তরঙ্গের প্রশস্ততা দূরত্বের সাথে ক্ষয় হয়, যার অর্থ স্বাধীনভাবে প্রসারিত ঘূর্ণন তরঙ্গগুলি যে দূরত্ব অতিক্রম করতে পারে তা সাধারণত মাত্র কয়েক 10 মাইক্রোমিটার হয়। ল্যান্ডাউ-লিফশিৎজ-গিলবার্ট সমীকরণে (এলএলজি সমীকরণ) গিলবার্ট ড্যাম্পিং ধ্রুবক দ্বারা গতিশীল চুম্বকায়নের ড্যাম্পিং ঘটনাপ্রসূতভাবে হিসাব করা হয়, শক্তি হ্রাস প্রক্রিয়াটি নিজেই সম্পূর্ণরূপে বোঝা যায় না, তবে ম্যাগনন-ম্যাগনন বিচ্ছুরণ, ম্যাগনন-ফোনন বিচ্ছুরণ এবং এডি স্রোতের কারণে ক্ষতির কারণে মাইক্রোস্কোপিকভাবে উদ্ভূত হয় বলে জানা যায়। ল্যান্ডাউ-লিফশিৎজ-গিলবার্ট সমীকরণটি চুম্বকায়নের জন্য 'গতির সমীকরণ'। চুম্বকীয় ব্যবস্থার সমস্ত বৈশিষ্ট্য যেমন প্রয়োগকৃত পক্ষপাত ক্ষেত্র, নমুনার বিনিময়, অ্যানিসোট্রপি এবং দ্বিমেরু ক্ষেত্রগুলি একটি 'কার্যকর' চৌম্বক ক্ষেত্রের পরিপ্রেক্ষিতে বর্ণনা করা হয়েছে যা ল্যান্ডাউ-লিফশিৎজ-গিলবার্ট সমীকরণে প্রবেশ করে। চৌম্বকীয় ব্যবস্থায় ড্যাম্পিং নিয়ে গবেষণা একটি চলমান আধুনিক গবেষণার বিষয়। 1935 সালে ল্যান্ডাউ এবং লিফশিৎজ একটি কার্যকর চৌম্বক ক্ষেত্র এবং স্যাঁতসেঁতে কঠিন পদার্থে চৌম্বকায়নের পূর্ববর্তী গতির মডেল তৈরি করার জন্য এল. এল সমীকরণ চালু করেছিলেন। পরে, গিলবার্ট ড্যাম্পিং শব্দটি সংশোধন করেন, যা ছোট ড্যাম্পিংয়ের সীমার মধ্যে একই ফলাফল দেয়। এলএলজি সমীকরণটি হল, ধ্রুবকটি হল গিলবার্ট ফেনোমেনোলজিকাল ড্যাম্পিং প্যারামিটার এবং এটি কঠিনের উপর নির্ভর করে এবং এটি হল ইলেক্ট্রন জাইরোম্যাগনেটিক অনুপাত। এখানে অন্যান্য আধুনিক বিজ্ঞানের মতো চুম্বকত্ব নিয়ে গবেষণাও তাত্ত্বিক ও পরীক্ষামূলক পদ্ধতির সমন্বয়ে পরিচালিত হয়। উভয় পদ্ধতিই একসঙ্গে চলে, পরীক্ষাগুলি তত্ত্বের ভবিষ্যদ্বাণীগুলি পরীক্ষা করে এবং তত্ত্ব নতুন পরীক্ষার ব্যাখ্যা এবং ভবিষ্যদ্বাণী প্রদান করে। তাত্ত্বিক দিকটি সংখ্যাসূচক মডেলিং এবং সিমুলেশনের উপর দৃষ্টি নিবদ্ধ করে, যাকে মাইক্রোম্যাগনেটিক মডেলিং বলা হয়। ও. ও. এম. এম. এফ বা এন. এম. এ. জি-এর মতো প্রোগ্রামগুলি হল মাইক্রো-চৌম্বকীয় সমাধানকারী যা উপযুক্ত সীমানা শর্তের সাথে এল. এল. জি সমীকরণকে সংখ্যাসূচকভাবে সমাধান করে। সিমুলেশন শুরু হওয়ার আগে, নমুনার চৌম্বকীয় পরামিতি এবং প্রাথমিক গ্রাউন্ডস্টেট চুম্বকায়ন এবং পক্ষপাত ক্ষেত্রের বিশদ বিবরণ দেওয়া হয়। পরীক্ষামূলকভাবে, চৌম্বকীয় ঘটনা অধ্যয়নের জন্য অনেক কৌশল রয়েছে, যার প্রত্যেকটির নিজস্ব সীমাবদ্ধতা এবং সুবিধা রয়েছে। পরীক্ষামূলক কৌশলগুলি টাইম-ডোমেইন (অপটিক্যাল এবং ফিল্ড পাম্পড টিআর-মোক), ফিল্ড-ডোমেইন (ফেরোম্যাগনেটিক রিসোনেন্স (এফএমআর)) এবং ফ্রিকোয়েন্সি-ডোমেইন কৌশল (ব্রিলউইন লাইট স্কেটারিং (বিএলএস), ভেক্টর নেটওয়ার্ক বিশ্লেষক-ফেরোম্যাগনেটিক রিসোনেন্স (ভিএনএ-এফএমআর)) দ্বারা আলাদা করা যেতে পারে। সময়-ক্ষেত্রের কৌশলগুলি নমুনার মেরুকরণ প্রতিক্রিয়া রেকর্ড করে পরোক্ষভাবে চৌম্বককরণের সাময়িক বিবর্তনকে সনাক্ত করার অনুমতি দেয়। তথাকথিত 'কের' ঘূর্ণন দ্বারা চুম্বকায়ন অনুমান করা যেতে পারে। এফ. এম. আর-এর মতো ফিল্ড-ডোমেইন কৌশলগুলি একটি সি. ডব্লিউ মাইক্রোওয়েভ ক্ষেত্রের সাহায্যে চুম্বকায়নকে আকর্ষণীয় করে তোলে। নমুনার মাধ্যমে মাইক্রোওয়েভ বিকিরণের শোষণ পরিমাপ করে, একটি বাহ্যিক চৌম্বক ক্ষেত্র প্রবাহিত হওয়ার সাথে সাথে নমুনায় চৌম্বকীয় অনুরণন সম্পর্কে তথ্য সরবরাহ করে। গুরুত্বপূর্ণভাবে, চুম্বকায়ন যে ফ্রিকোয়েন্সিতে অগ্রসর হয় তা প্রয়োগকৃত চৌম্বক ক্ষেত্রের শক্তির উপর নির্ভর করে। বাহ্যিক ক্ষেত্রের শক্তি বাড়ার সাথে সাথে প্রিসিশন ফ্রিকোয়েন্সিও বৃদ্ধি পায়। ফ্রিকোয়েন্সি-ডোমেন কৌশল যেমন ভিএনএ-এফএমআর, একটি আরএফ কারেন্ট দ্বারা উত্তেজনার কারণে চৌম্বকীয় প্রতিক্রিয়া পরীক্ষা করে, কারেন্টের ফ্রিকোয়েন্সি জিএইচজেড পরিসরের মধ্য দিয়ে প্রবাহিত হয় এবং প্রেরিত বা প্রতিফলিত কারেন্টের প্রশস্ততা পরিমাপ করা যেতে পারে। আধুনিক আল্ট্রাফাস্ট লেজারগুলি সময়-ডোমেন কৌশলগুলির জন্য ফেমটোসেকেন্ড (এফএস) সাময়িক রেজোলিউশনের অনুমতি দেয়, এই ধরনের সরঞ্জামগুলি এখন পরীক্ষাগার পরিবেশে মানসম্মত। ম্যাগনেটো-অপটিক কের প্রভাবের উপর ভিত্তি করে, টিআর-মোক একটি পাম্প-প্রোব কৌশল যেখানে একটি স্পন্দিত লেজার উৎস দুটি পৃথক লেজার রশ্মি দিয়ে নমুনাকে আলোকিত করে। 'পাম্প' রশ্মিটি ভারসাম্য থেকে নমুনাকে উত্তেজিত বা বিচলিত করার জন্য ডিজাইন করা হয়েছে, এটি খুব তীব্রভাবে নমুনা উপাদানের মধ্যে অত্যন্ত অ-ভারসাম্য পরিস্থিতি তৈরি করার জন্য ডিজাইন করা হয়েছে, যা ইলেক্ট্রনকে উত্তেজিত করে এবং এর ফলে পরবর্তীকালে ফোনন এবং স্পিন সিস্টেম তৈরি হয়। উচ্চ শক্তিতে স্পিন-তরঙ্গ রাজ্যগুলি উত্তেজিত হয় এবং পরবর্তীকালে তাদের শিথিল পথের সময় নিচু অবস্থাগুলিকে জনবহুল করে তোলে। 'প্রোব' রশ্মি নামে একটি অনেক দুর্বল রশ্মি চৌম্বকীয় উপাদানের পৃষ্ঠে পাম্প রশ্মির সাথে স্থানিকভাবে ওভারল্যাপ করা হয়। প্রোব বিমটি একটি বিলম্ব রেখা বরাবর পাস করা হয়, যা প্রোব পথের দৈর্ঘ্য বাড়ানোর একটি যান্ত্রিক উপায়। প্রোব পথের দৈর্ঘ্য বাড়ানোর মাধ্যমে, এটি পাম্প বিমের ক্ষেত্রে বিলম্বিত হয় এবং নমুনা পৃষ্ঠে পরবর্তী সময়ে পৌঁছায়। পরীক্ষায় বিলম্বের দূরত্ব পরিবর্তন করে সময়-রেজোলিউশন তৈরি করা হয়। বিলম্ব রেখার অবস্থানটি ধাপ করা হলে, প্রতিফলিত মরীচি বৈশিষ্ট্যগুলি পরিমাপ করা হয়। পরিমাপ করা কের ঘূর্ণন গতিশীল চৌম্বককরণের সাথে আনুপাতিক কারণ স্পিন-তরঙ্গগুলি মিডিয়াতে ছড়িয়ে পড়ে। সাময়িক রেজোলিউশন শুধুমাত্র লেজার পালসের অস্থায়ী প্রস্থ দ্বারা সীমাবদ্ধ। এটি আল্ট্রাফাস্ট অপটিক্সকে স্থানীয় স্পিন-ওয়েভ উত্তেজনার সাথে সংযুক্ত করতে এবং ম্যাগনিক মেটামেটেরিয়াল, ফটোম্যাগননিক্স-এ যোগাযোগ মুক্ত সনাক্তকরণের অনুমতি দেয়। তথ্যসূত্র বাহ্যিক লিঙ্ক চৌম্বকীয় ক্রম