Magnonics
காந்தவியல் என்பது நவீன காந்தவியலின் வளர்ந்து வரும் துறையாகும், இது நவீன திட நிலை இயற்பியலின் துணைத் துறையாகக் கருதப்படலாம். காந்தவியல் அலைகள் மற்றும் காந்தவியல் பற்றிய ஆய்வை ஒருங்கிணைக்கிறது. நானோ-கட்டமைப்பு கூறுகளில் சுழல் அலைகளின் நடத்தையை ஆராய்வதே இதன் முக்கிய நோக்கமாகும். சாராம்சத்தில், சுழல் அலைகள் என்பது ஒரு பொருளில் காந்தமயமாக்கலின் பரப்புதல் மறு வரிசைப்படுத்தல் மற்றும் காந்த தருணங்களின் முன்கூட்டியே எழுகிறது. எலக்ட்ரானின் சுற்றுப்பாதை மற்றும் சுழற்சி தருணங்களிலிருந்து காந்த தருணங்கள் எழுகின்றன, பெரும்பாலும் இந்த சுழற்சி தருணமே நிகர காந்த தருணத்திற்கு பங்களிக்கிறது. நவீன ஹார்ட் டிஸ்க்கின் வெற்றியைத் தொடர்ந்து, எதிர்கால காந்த தரவு சேமிப்பு மற்றும் 'மாக்னோனிக்' லாஜிக் மற்றும் தரவு சேமிப்பு போன்ற விஷயங்களுக்கு சுழல் அலைகளைப் பயன்படுத்துவதில் அதிக ஆர்வம் உள்ளது. இதேபோல், ஸ்பின்ட்ரானிக்ஸ் சமகால மின்னணுவியலில் பயன்படுத்தப்படும் எலக்ட்ரானின் ஏற்கனவே வெற்றிகரமான சார்ஜ் பண்புகளை பூர்த்தி செய்ய உள்ளார்ந்த சுழற்சி அளவிலான சுதந்திரத்தைப் பயன்படுத்துகிறது. நவீன காந்தவியல் என்பது மிகச் சிறிய (சப்-மைக்ரோமீட்டர்) நீள அளவுகள் மற்றும் மிக விரைவான (சப்-நானோசெகண்ட்) நேர அளவுகளில் காந்தமயமாக்கலின் நடத்தை பற்றிய புரிதலை மேலும் மேம்படுத்துவதிலும், தற்போதுள்ள அல்லது புதிய தொழில்நுட்பங்களை உருவாக்குவதில் இதை எவ்வாறு பயன்படுத்தலாம் என்பதிலும் அக்கறை கொண்டுள்ளது. ஒரு மேக்னான் முறுக்கு சாதனம் கண்டுபிடிக்கப்பட்டு பின்னர் சிங்கப்பூரின் தேசிய பல்கலைக்கழகத்தின் மின் மற்றும் கணினி பொறியியல் துறையில் முழுமையாக்கப்பட்டது, இது அத்தகைய சாத்தியமான பயன்பாடுகளை அடிப்படையாகக் கொண்டது, முடிவுகள் நவம்பர் 29,2019 அன்று அறிவியலில் வெளியிடப்பட்டன. ஒரு காந்தப் படிகமானது மாற்று காந்தப் பண்புகளைக் கொண்ட ஒரு காந்த உருமாற்றமாகும். வழக்கமான உருமாற்றங்களைப் போலவே, அவற்றின் பண்புகளும் அவற்றின் பட்டை அமைப்பு அல்லது கலவையை நேரடியாகக் காட்டிலும் வடிவியல் கட்டமைப்பிலிருந்து எழுகின்றன. சிறிய இடஞ்சார்ந்த சமச்சீரற்ற தன்மைகள் ஒரு பயனுள்ள மேக்ரோஸ்கோபிக் நடத்தையை உருவாக்குகின்றன, இது இயற்கையில் உடனடியாகக் காணப்படாத பண்புகளுக்கு வழிவகுக்கிறது. ஒப்பீட்டு ஊடுருவல் அல்லது செறிவு காந்தமயமாக்கல் போன்ற அளவுருக்களை மாற்றுவதன் மூலம், பொருளில் 'மாக்னோனிக்' பேண்ட்கேப்களைத் தனிப்பயனாக்குவதற்கான வாய்ப்பு உள்ளது. இந்த அலைவரிசையின் அளவைச் சரிசெய்வதன் மூலம், அலைவரிசையைக் கடக்கக்கூடிய சுழல் அலை முறைகள் மட்டுமே ஊடகங்கள் மூலம் பரப்ப முடியும், இது சில சுழல் அலை அதிர்வெண்களின் தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட பரப்புதலுக்கு வழிவகுக்கும். மேற்பரப்பு மேக்னான் துருவமுனைப்பைப் பார்க்கவும். கோட்பாடு சுழல் அலைகள் ஃபெரோ காந்தங்கள் மற்றும் ஆன்டிஃபெரோ காந்தங்கள் போன்ற காந்த வரிசையுடன் காந்த ஊடகங்களில் பரவ முடியும். காந்தமயமாக்கலின் முன்கூட்டிய அதிர்வெண்கள் பொருள் மற்றும் அதன் காந்த அளவுருக்களைப் பொறுத்தது, பொதுவாக முன்கூட்டிய அதிர்வெண்கள் மைக்ரோவேவில் 1-100 ஜிகாஹெர்ட்ஸ் இலிருந்து உள்ளன, குறிப்பிட்ட பொருட்களில் பரிமாற்ற அதிர்வெண்கள் பல டிஹெர்ட்ஸ் வரை அதிர்வெண்களைக் கூடக் காணலாம். இந்த அதிக முன்கூட்டிய அதிர்வெண் அனலாக் மற்றும் டிஜிட்டல் சிக்னல் செயலாக்கத்திற்கான புதிய சாத்தியங்களைத் திறக்கிறது. சுழல் அலைகள் வினாடிக்கு சில கிமீ என்ற வரிசையில் குழு வேகங்களைக் கொண்டுள்ளன. ஒரு காந்தப் பொருளில் சுழல் அலைகளின் தணிப்பு சுழல் அலையின் வீச்சு தூரத்துடன் சிதைவடைவதற்கும் காரணமாகிறது, அதாவது சுதந்திரமாக பரவும் சுழல் அலைகள் பயணிக்கக்கூடிய தூரம் பொதுவாக பல 10 மைக்ரோமீட்டர்கள் மட்டுமே. லாண்டாவ்-லிஃப்ஷிட்ஸ்-கில்பர்ட் சமன்பாட்டில் (எல். எல். ஜி சமன்பாடு) கில்பர்ட் தணிப்பு மாறிலி மூலம் இயக்கவியல் காந்தமயமாக்கலின் தணிப்பு நிகழ்வியல் ரீதியாக கணக்கிடப்படுகிறது, ஆற்றல் இழப்பு பொறிமுறையே முழுமையாக புரிந்து கொள்ளப்படவில்லை, ஆனால் மேக்னான்-மேக்னான் சிதறல், மேக்னான்-ஃபோனான் சிதறல் மற்றும் எடி நீரோட்டங்கள் காரணமாக ஏற்படும் இழப்புகளிலிருந்து நுண்ணோக்கி மூலம் எழுகிறது என்று அறியப்படுகிறது. லாண்டாவ்-லிஃப்ஷிட்ஸ்-கில்பர்ட் சமன்பாடு காந்தமயமாக்கலுக்கான 'இயக்கத்தின் சமன்பாடு' ஆகும். பயன்படுத்தப்பட்ட சார்பு புலம், மாதிரியின் பரிமாற்றம், அனிசோட்ரோபி மற்றும் இருமுனை புலங்கள் போன்ற காந்த அமைப்புகளின் அனைத்து பண்புகளும் லாண்டாவ்-லிஃப்ஷிட்ஸ்-கில்பர்ட் சமன்பாட்டிற்குள் நுழையும் ஒரு 'பயனுள்ள' காந்தப்புலத்தின் அடிப்படையில் விவரிக்கப்படுகின்றன. காந்த அமைப்புகளில் டாம்பிங் பற்றிய ஆய்வு ஒரு தொடர்ச்சியான நவீன ஆராய்ச்சி தலைப்பாகும். எல்எல் சமன்பாடு 1935 ஆம் ஆண்டில் லாண்டாவ் மற்றும் லிஃப்ஷிட்ஸ் ஆகியோரால் அறிமுகப்படுத்தப்பட்டது, இது ஒரு திடப்பொருளில் காந்தமயமாக்கலின் முன்கூட்டிய இயக்கத்தை ஒரு பயனுள்ள காந்தப்புலத்துடன் மற்றும் தணிப்புடன் மாதிரியாகக் கொண்டது. பின்னர், கில்பர்ட் டாம்பிங் வார்த்தையை மாற்றினார், இது சிறிய டாம்பிங் வரம்பில் ஒரே மாதிரியான முடிவுகளைத் தருகிறது. எல். எல். ஜி சமன்பாடு, நிலையானது கில்பர்ட் நிகழ்வியல் தணிப்பு அளவுரு மற்றும் திடத்தைப் பொறுத்தது, மேலும் இது எலக்ட்ரான் கைரோ காந்த விகிதம் ஆகும். இங்கே காந்தவியல் பற்றிய ஆராய்ச்சி, மற்ற நவீன அறிவியலைப் போலவே, கோட்பாட்டு மற்றும் சோதனை அணுகுமுறைகளின் சிம்பியோசிஸுடன் நடத்தப்படுகிறது. இரண்டு அணுகுமுறைகளும் கைகோர்த்துச் செல்கின்றன, சோதனைகள் கோட்பாட்டின் கணிப்புகளைச் சோதிக்கின்றன மற்றும் கோட்பாடு புதிய சோதனைகளின் விளக்கங்களையும் கணிப்புகளையும் வழங்குகிறது. கோட்பாட்டு பக்கம் நுண் காந்த மாடலிங் என்று அழைக்கப்படும் எண் மாடலிங் மற்றும் உருவகப்படுத்துதல்களில் கவனம் செலுத்துகிறது. OOMMF அல்லது NMAG போன்ற நிரல்கள் எல். எல். ஜி சமன்பாட்டை பொருத்தமான எல்லை நிபந்தனைகளுடன் எண்ணியல் ரீதியாக தீர்க்கும் நுண்ணிய காந்த தீர்வுகள் ஆகும். உருவகப்படுத்துதல் தொடங்குவதற்கு முன்பு, மாதிரியின் காந்த அளவுருக்கள் மற்றும் ஆரம்ப தரை நிலை காந்தமயமாக்கல் மற்றும் சார்பு புலம் விவரங்கள் குறிப்பிடப்பட்டுள்ளன. சோதனை ரீதியாக, காந்த நிகழ்வுகளைப் படிக்க பல நுட்பங்கள் உள்ளன, ஒவ்வொன்றும் அதன் சொந்த வரம்புகள் மற்றும் நன்மைகளைக் கொண்டுள்ளன. சோதனை நுட்பங்களை நேர-களம் (ஒளியியல் மற்றும் புலம் பம்ப் செய்யப்பட்ட TR-MOKE), புல-களம் (ஃபெரோ காந்த அதிர்வு (FMR)) மற்றும் அதிர்வெண்-கள நுட்பங்கள் (பிரில்லோயின் ஒளி சிதறல் (BLS), திசையன் நெட்வொர்க் பகுப்பாய்வாளர்-ஃபெரோ காந்த அதிர்வு (VNA-FMR)) ஆகியவற்றால் வேறுபடுத்தலாம். நேர-கள நுட்பங்கள் காந்தமயமாக்கலின் தற்காலிக பரிணாமத்தை மாதிரியின் துருவமுனைப்பு பதிலைப் பதிவு செய்வதன் மூலம் மறைமுகமாகக் கண்டறிய அனுமதிக்கின்றன. காந்தமயமாக்கலை 'கெர்' சுழற்சி என்று அழைக்கப்படுவதன் மூலம் ஊகிக்க முடியும். எஃப்எம்ஆர் போன்ற கள-கள நுட்பங்கள் சி. டபிள்யூ மைக்ரோவேவ் புலத்துடன் காந்தமயமாக்கலை கசக்குகின்றன. மாதிரியின் மூலம் நுண்ணலை கதிர்வீச்சின் உறிஞ்சுதலை அளவிடுவதன் மூலம், ஒரு வெளிப்புற காந்தப்புலம் துடைக்கப்படுவதால், மாதிரியில் காந்த அதிர்வுகள் பற்றிய தகவல்களை வழங்குகிறது. முக்கியமாக, காந்தமயமாக்கல் முன்கூட்டியே நிகழும் அதிர்வெண் பயன்படுத்தப்படும் காந்தப்புலத்தின் வலிமையைப் பொறுத்தது. வெளிப்புற புலத்தின் வலிமை அதிகரிக்கும் போது, முன்கூட்டிய அதிர்வெண் அதிகரிக்கிறது. விஎன்ஏ-எஃப்எம்ஆர் போன்ற அதிர்வெண்-கள நுட்பங்கள், ஆர்எஃப் மின்னோட்டத்தின் தூண்டுதல் காரணமாக காந்த பதிலை ஆய்வு செய்கின்றன, மின்னோட்டத்தின் அதிர்வெண் ஜிகாஹெர்ட்ஸ் வரம்பின் வழியாக வீசப்படுகிறது மற்றும் கடத்தப்பட்ட அல்லது பிரதிபலித்த மின்னோட்டத்தின் வீச்சை அளவிட முடியும். நவீன அல்ட்ராஃபாஸ்ட் லேசர்கள் நேர-கள நுட்பங்களுக்கு ஃபெம்டோசெகண்ட் (எஃப்எஸ்) தற்காலிக தெளிவுத்திறனை அனுமதிக்கின்றன, அத்தகைய கருவிகள் இப்போது ஆய்வக சூழல்களில் தரமானவை. காந்த-ஒளியியல் கெர் விளைவின் அடிப்படையில், TR-MOKE என்பது ஒரு பம்ப்-ஆய்வு நுட்பமாகும், அங்கு ஒரு துடிக்கும் லேசர் மூலமானது இரண்டு தனித்தனி லேசர் கற்றைகளால் மாதிரியை ஒளிரச் செய்கிறது. 'பம்ப்' கற்றை சமநிலையிலிருந்து மாதிரியை உற்சாகப்படுத்தவோ அல்லது தொந்தரவு செய்யவோ வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளது, இது மாதிரி பொருளுக்குள் அதிக சமநிலையற்ற நிலைமைகளை உருவாக்க வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளது, எலக்ட்ரானை உற்சாகப்படுத்துகிறது, இதன் மூலம் ஃபோனான் மற்றும் சுழற்சி அமைப்பு. அதிக ஆற்றலில் உள்ள சுழல் அலை நிலைகள் உற்சாகமாக உள்ளன, பின்னர் அவற்றின் தளர்வு பாதையின் போது தாழ்வான நிலைகளை மக்கள்தொகை செய்கின்றன. 'ப்ரோப்' கற்றை என்று அழைக்கப்படும் மிகவும் பலவீனமான கற்றை காந்தப் பொருளின் மேற்பரப்பில் உள்ள பம்ப் கற்றைடன் இடஞ்சார்ந்த முறையில் ஒன்றுடன் ஒன்று இணைக்கப்பட்டுள்ளது. ஆய்வுக் கற்றை ஒரு தாமதக் கோடு வழியாக அனுப்பப்படுகிறது, இது ஆய்வு பாதையின் நீளத்தை அதிகரிப்பதற்கான ஒரு இயந்திர வழியாகும். ஆய்வு பாதையின் நீளத்தை அதிகரிப்பதன் மூலம், அது பம்ப் கற்றை தொடர்பாக தாமதமாகி, பின்னர் மாதிரி மேற்பரப்பில் வருகிறது. தாமத தூரத்தை மாற்றுவதன் மூலம் பரிசோதனையில் நேர-தெளிவுத்திறன் கட்டமைக்கப்படுகிறது. தாமதக் கோடு நிலை படிநிலைப்படுத்தப்படும்போது, பிரதிபலித்த கற்றை பண்புகள் அளவிடப்படுகின்றன. அளவிடப்பட்ட கெர் சுழற்சி ஊடகங்களில் சுழல் அலைகள் பரவுவதால் மாறும் காந்தமயமாக்கலுக்கு விகிதாசாரமாகும். தற்காலிக தீர்மானம் லேசர் துடிப்பின் தற்காலிக அகலத்தால் மட்டுமே வரையறுக்கப்படுகிறது. இது அல்ட்ராஃபாஸ்ட் ஒளியியலை ஒரு உள்ளூர் சுழல்-அலை கிளர்ச்சியுடன் இணைக்க அனுமதிக்கிறது மற்றும் மேக்னோனிக் மெட்டாமெட்டீரியல்கள், ஃபோட்டோமக்னோனிக்ஸ் ஆகியவற்றில் தொடர்பு இல்லாத கண்டறிதல். குறிப்புகள் வெளிப்புற இணைப்புகள் காந்த வரிசை