Exchange bias
ایکسچینج بائیس یا ایکسچینج انیسوٹروپی مقناطیسی مواد کی دو تہوں (یا کثیر تہوں) میں ہوتی ہے جہاں اینٹیفیرومیگنیٹک پتلی فلم کا سخت مقناطیسی طرز عمل فیرومیگنیٹک فلم کے نرم مقناطیسی وکر میں تبدیلی کا سبب بنتا ہے۔ ایکسچینج بائیس کا رجحان مقناطیسی ریکارڈنگ میں زبردست افادیت کا حامل ہے، جہاں یہ ہارڈ ڈسک ڈرائیوز کے ریڈ بیک ہیڈز کی حالت کو بالکل ان کے زیادہ سے زیادہ حساسیت کے مقام پر پن کرنے کے لیے استعمال ہوتا ہے۔ اس لیے اصطلاح "بائیس" ہے۔ بنیادی سائنس اس رجحان کی بنیادی بنیادی طبیعیات ان کے انٹرفیس پر اینٹیفیرومیگنیٹ اور فیرومیگنیٹ کے درمیان تبادلہ تعامل ہے۔ چونکہ اینٹیفیرومیگنیٹس میں ایک چھوٹی یا کوئی خالص مقناطیسیت نہیں ہوتی ہے، اس لیے ان کی گھماؤ کی سمت صرف بیرونی طور پر لاگو مقناطیسی میدان سے کمزور طور پر متاثر ہوتی ہے۔ ایک نرم فیرومیگنیٹک فلم جس کا اینٹیفیرومیگنیٹ سے مضبوطی سے تبادلہ ہوتا ہے اس کے انٹرفیسیل اسپن کو پن کیا جائے گا۔ فیرومیگنیٹ کے مومنٹ کو تبدیل کرنے میں اینٹیفیرومیگنیٹک فلم کے اندر نیل ڈومین وال بنانے کے لیے ضروری توانائی کے مطابق ایک اضافی توانائی بخش لاگت آئے گی۔ اضافی توانائی کی اصطلاح سے مراد فیرومیگنیٹ کے بدلتے ہوئے میدان میں تبدیلی ہے۔ اس طرح ایکسچینج پر مبنی فیرومیگنیٹک فلم کا مقناطیسی وکر عام فیرومیگنیٹ کی طرح لگتا ہے سوائے اس کے کہ H = 0 محور سے Hb کی مقدار سے دور منتقل ہو جاتا ہے۔ زیادہ تر اچھی طرح سے مطالعہ شدہ فیرومیگنیٹ/اینٹیفیرومیگنیٹ دو تہوں میں، فیرومیگنیٹ کا کیوری درجہ حرارت اینٹیفیرومیگنیٹ کے نیل درجہ حرارت ٹی این سے بڑا ہوتا ہے۔ اس عدم مساوات کا مطلب یہ ہے کہ ایک اطلاق شدہ مقناطیسی میدان کی موجودگی میں ٹی این کے ذریعے ٹھنڈا کرکے تبادلے کے تعصب کی سمت طے کی جا سکتی ہے۔ مقناطیسی طور پر ترتیب شدہ فیرومیگنیٹ کا لمحہ اینٹیفیرومیگنیٹ پر ایک موثر فیلڈ کا اطلاق کرے گا جیسا کہ یہ حکم دیتا ہے، سمیٹری کو توڑتا ہے اور ڈومینز کی تشکیل کو متاثر کرتا ہے۔ تبادلے کے تعصب کے اثر کو مختلف مقناطیسی مراحل کے درمیان انٹرفیس پر بننے والی فیرومیگنیٹک یونی ڈائرکشنل انیسوٹروپی سے منسوب کیا جاتا ہے۔ عام طور پر، اعلی درجہ حرارت سے فیلڈ کولنگ کا عمل مختلف ایکسچینج بائیس سسٹمز میں فیرومیگنیٹک یونی ڈائرکشنل انیسوٹروپی حاصل کرنے کے لیے استعمال ہوتا ہے۔ 2011 میں، غیر مقناطیسی حالت سے صفر فیلڈ کولنگ کے بعد ایک بڑے تبادلے کے تعصب کا احساس ہوا ہے، جسے ابتدائی مقناطیسی عمل کے دوران مختلف مقناطیسی مراحل کے درمیان نئے تشکیل شدہ انٹرفیس سے منسوب کیا گیا تھا۔ پتلی اینٹیفیرومیگنیٹک فلموں میں ڈومین والز کی حرکیات کا مطالعہ کرنے میں دشواری کی وجہ سے ایکسچینج انیسوٹروپی کو طویل عرصے سے ناقص طور پر سمجھا گیا ہے۔ اس مسئلے کے لیے ایک بے وقوف نقطہ نظر فی یونٹ رقبے میں توانائی کے لیے درج ذیل اظہار تجویز کرے گا: جہاں n فی یونٹ رقبے میں انٹرفیسیل اسپن کے تعاملات کی تعداد ہے، جیکس انٹرفیس پر تبادلے کا مستقل ہے، S سے مراد اسپن ویکٹر ہے، M سے مراد مقناطیسیت ہے، t سے مراد فلم کی موٹائی ہے اور H بیرونی میدان ہے۔ سبسکرپٹ ایف فیرومیگنیٹ اور اے ایف کی خصوصیات کو اینٹیفیرومیگنیٹ میں بیان کرتا ہے۔ اظہار میگنیٹو کرسٹلین انیسوٹروپی کو چھوڑ دیتا ہے، جو اینٹیفیرو میگنیٹ کی موجودگی سے متاثر نہیں ہوتا ہے۔ فیرومیگنیٹ کے بدلتے ہوئے میدان میں، پہلی اصطلاح کی نمائندگی کرنے والی پننگ توانائی اور دوسری اصطلاح کی نمائندگی کرنے والی زیمن ڈائپول جوڑی بالکل متوازن ہوگی۔ مساوات پھر پیش گوئی کرتی ہے کہ ایکسچینج بائیس شفٹ Hb اظہار کے ذریعے دی جائے گی۔ ایکسچینج بائیس کے حوالے سے بہت سے تجرباتی نتائج اس سادہ ماڈل سے متصادم ہیں۔ مثال کے طور پر، پیمائش شدہ Hb اقدار کی شدت عام طور پر پیرامیٹرز کی معقول اقدار کے لیے مساوات کی پیش گوئی سے 100 گنا کم ہوتی ہے۔ ہسٹیریسیس شفٹ Hb کی مقدار انٹرفیس پر ظاہر ہونے والے اینٹیفیرومیگنیٹ کے جہاز میں غیر معاوضہ گھماؤ کی کثافت n کے ساتھ مربوط نہیں ہے۔ اس کے علاوہ، تبادلے کا تعصب اثر پولی کرسٹل لائن کے مقابلے میں ایپیٹیکسیل بائی لیئرز میں چھوٹا ہوتا ہے، جو نقائص کے لیے ایک اہم کردار کا مشورہ دیتا ہے۔ حالیہ برسوں میں بنیادی تفہیم میں ترقی سنکروٹران تابکاری پر مبنی عنصر مخصوص مقناطیسی لکیری ڈائکروزم تجربات کے ذریعے کی گئی ہے جو اینٹیفیرومیگنیٹک ڈومینز اور فریکوئنسی پر منحصر مقناطیسی حساسیت کی پیمائش کر سکتے ہیں جو حرکیات کی تحقیقات کر سکتے ہیں۔ فی/فی ایف 2 اور فی/ایم این ایف 2 ماڈل سسٹمز پر تجربات خاص طور پر نتیجہ خیز رہے ہیں۔ تکنیکی اثر تبادلے کا تعصب ابتدائی طور پر انیسوٹروپک مقناطیسی مزاحمت (اے ایم آر) اثر کی بنیاد پر ریڈ بیک ہیڈز میں نرم فیرومیگنیٹک تہوں کی مقناطیسیت کو مستحکم کرنے کے لیے استعمال کیا گیا تھا۔ استحکام کے بغیر، سر کی مقناطیسی ڈومین کی حالت غیر متوقع ہو سکتی ہے، جس سے وشوسنییتا کے مسائل پیدا ہو سکتے ہیں۔ فی الحال، ایکسچینج بائیس کا استعمال اسپن والو ریڈ بیک ہیڈز اور ایم آر اے ایم میموری سرکٹس میں سخت حوالہ پرت کو پن کرنے کے لیے کیا جاتا ہے جو وشال مقناطیسی مزاحمت یا مقناطیسی ٹنلنگ اثر کا استعمال کرتے ہیں۔ اسی طرح، سب سے زیادہ جدید ڈسک میڈیا اینٹیفیرومیگنیٹک طور پر جوڑے ہوئے ہوتے ہیں، جو چھوٹے مقناطیسی ذرات کے استحکام کو مؤثر طریقے سے بڑھانے کے لیے انٹرفیسیل ایکسچینج کا استعمال کرتے ہیں جن کا طرز عمل بصورت دیگر سپر پیرا مقناطیسی ہوتا ہے۔ ایکسچینج بائیس میٹریل کے لیے مطلوبہ خصوصیات میں ایک اعلی نیل درجہ حرارت، ایک بڑی میگنیٹو کرسٹلین انیسوٹروپی اور سب سے اہم فیرومیگنیٹک فلموں، NiFe اور Co کے ساتھ اچھی کیمیائی اور ساختی مطابقت شامل ہے۔ سب سے زیادہ تکنیکی طور پر اہم تبادلے کا تعصب مواد راکس سالٹ ڈھانچہ اینٹیفیرومیگنیٹک آکسائڈز جیسے این آئی او، سی او او اور ان کے مرکب دھات اور راکس سالٹ ڈھانچہ انٹرمیٹالکس جیسے ایف ای ایم این، این آئی ایم این، آئی آر ایم این اور ان کے مرکب دھات رہے ہیں۔ ہسٹری ایکسچینج انیسوٹروپی کو 1956 میں جنرل الیکٹرک کے میکلی جان اور بین نے دریافت کیا تھا۔ ایکسچینج بائیس کو استعمال کرنے والا پہلا تجارتی آلہ آئی بی ایم کا انیسوٹروپک میگنیٹوریسسٹنس (اے ایم آر) ڈسک ڈرائیو ریکارڈنگ ہیڈ تھا، جو 1970 کی دہائی میں ہنٹ کے ڈیزائن پر مبنی تھا لیکن جس نے 1990 کی دہائی کے اوائل تک انڈکٹو ریڈ بیک ہیڈ کو مکمل طور پر تبدیل نہیں کیا تھا۔ 1990 کی دہائی کے وسط تک، ایکسچینج بیس پرت کا استعمال کرتے ہوئے اسپن والو ہیڈ اے ایم آر ہیڈ کو ہٹانے کے راستے پر تھا۔ حوالہ جات ایس چیکازومی اور ایس ایچ چارپ، فزکس آف میگنیٹزم، ASIN B0007DODNA۔ جان سی مالنسن، میگنیٹو ریزسٹیو اور اسپن والو ہیڈز: بنیادی باتیں اور ایپلی کیشنز۔ ایوان کے شلر اور جی گنٹیروڈٹ، "دی ایکسچینج بیاس مینی فیسٹو"، 2002۔ مادے میں برقی اور مقناطیسی میدان مقناطیسی ہسٹیریسیس