क्वांटम सामग्री में सफलता: जर्मन शोधकर्ताओं ने 'सुपर-मोइरे' चुंबकीय अवस्था का अनावरण किया, जो अल्ट्रा-घने डेटा स्टोरेज का मार्ग प्रशस्त करती है

जर्मनी - इख़बारी समाचार एजेंसी

क्वांटम सामग्री में सफलता: जर्मन शोधकर्ताओं ने 'सुपर-मोइरे' चुंबकीय अवस्था का अनावरण किया, जो अल्ट्रा-घने डेटा स्टोरेज का मार्ग प्रशस्त करती है

अगली पीढ़ी के डेटा स्टोरेज और स्पिनट्रॉनिक्स की दिशा में एक महत्वपूर्ण कदम में, स्टटगार्ट विश्वविद्यालय के नेतृत्व में शोधकर्ताओं की एक टीम ने द्वि-आयामी (2डी) सामग्री के क्षेत्र में एक अभूतपूर्व खोज का अनावरण किया है। उनका काम, जो 2 फरवरी को प्रतिष्ठित पत्रिका नेचर नैनोटेक्नोलॉजी में प्रकाशित हुआ था, मुड़े हुए डबल-बिलियर क्रोमियम ट्राइआयोडाइड संरचनाओं के भीतर एक अभूतपूर्व "सुपर-मोइरे" चुंबकीय अवस्था की पहचान का विवरण देता है। यह नई चुंबकीय विन्यास, जो सामग्री के अंतर्निहित मोइरे पैटर्न से परे लंबी दूरी की स्पिन बनावट की विशेषता है, अल्ट्रा-घने और ऊर्जा-कुशल चुंबकीय मेमोरी उपकरणों के विकास के लिए अपार संभावनाएं रखता है।

हमेशा छोटे, तेज और अधिक कुशल डेटा स्टोरेज समाधानों की खोज ने लंबे समय से सामग्री विज्ञान को प्रेरित किया है। पारंपरिक हार्ड ड्राइव और यहां तक कि आधुनिक सॉलिड-स्टेट ड्राइव भी भौतिक सीमाओं का सामना करते हैं। मुड़े हुए वैन डेर वाल्स सामग्री के आगमन ने एक नई सीमा खोली है। ये सामग्री परमाणु रूप से पतली परतों से बनी होती हैं जिन्हें छोटे कोणीय ऑफसेट के साथ स्टैक और घुमाया जा सकता है। इस तरह की सटीक घुमाव मोइरे सुपरलैटिस - परमाणु जाली से कहीं बड़े आवधिक पैटर्न - उत्पन्न करती है जो सामग्री के इलेक्ट्रॉनिक और चुंबकीय गुणों को नाटकीय रूप से बदल देती है। इस क्षेत्र में हाल के वर्षों में शोध रुचि में वृद्धि देखी गई है क्योंकि इसमें पदार्थ की पूरी तरह से नई अवस्थाओं और कार्यक्षमताओं को अनलॉक करने की क्षमता है।

उन्नत नैनोस्केल चुंबकीय इमेजिंग तकनीकों का उपयोग करते हुए, विशेष रूप से स्कैनिंग नाइट्रोजन-रिक्ति मैग्नेटोमेट्री, स्टटगार्ट के नेतृत्व वाली टीम ने क्रायोजेनिक तापमान पर इन जटिल चुंबकीय बनावटों का सावधानीपूर्वक अवलोकन किया। पहले रिपोर्ट किए गए मोइरे-लॉक किए गए चुंबकीय राज्यों के विपरीत, जो विशिष्ट स्टैकिंग विन्यास तक सीमित हैं, ये नव-खोजे गए पैटर्न उच्च-क्रम संगठन प्रदर्शित करते हैं। वे "सुपर-मोइरे" हैं क्योंकि वे अंतर्निहित ज्यामितीय मोइरे पैटर्न से अलग होकर, काफी बड़े लंबाई के पैमाने पर चुंबकत्व को पुनर्गठित करते हैं। यह अलगाव महत्वपूर्ण है, क्योंकि यह एक अधिक मजबूत और नियंत्रणीय चुंबकीय क्रम का सुझाव देता है।

शोधकर्ताओं ने पाया कि ये व्यवस्थित, बिंदु-जैसी चुंबकीय बनावट कई मोइरे इकाई कोशिकाओं में फैली हुई थीं। दिलचस्प बात यह है कि इन बनावटों का विशिष्ट आकार क्रोमियम ट्राइआयोडाइड परतों के बीच मोड़ कोण को समायोजित करके ट्यून किया जा सकता है। एक संकीर्ण कोणीय सीमा के भीतर, मोड़ कोण बढ़ाने से बनावट बढ़ने लगी, जो 1.1-डिग्री मोड़ पर लगभग 300 नैनोमीटर तक पहुंच गई और अंततः लगभग दो डिग्री पर गायब हो गई। इन बड़ी बनावटों के भीतर व्यक्तिगत विशेषताओं का माप लगभग 60 नैनोमीटर था, जो इन क्वांटम अवस्थाओं में हेरफेर में प्राप्त होने वाली सटीकता को दर्शाता है।

इस आकर्षक व्यवहार के पीछे का तंत्र प्रतिस्पर्धी शक्तियों के एक जटिल परस्पर क्रिया के लिए जिम्मेदार है: विनिमय इंटरैक्शन, चुंबकीय अनिसोट्रॉपी, और इंटरफेशियल डिज़्यालोशिंस्की-मोरिया इंटरैक्शन (डीएमआई)। डीएमआई एक असममित विनिमय इंटरैक्शन है जो स्पिन-ऑर्बिट युग्मन के कारण उत्पन्न होता है, जो मुड़े हुए बाइलेयर इंटरफेस में विशेष रूप से प्रमुख और प्रभावशाली हो जाता है। जब मोइरे अवधि पर्याप्त रूप से कम हो जाती है, तो ये प्रतिस्पर्धी ऊर्जाएं एक चुंबकीय क्रम का पक्ष लेती हैं जो ज्यामितीय मोइरे पैटर्न से सक्रिय रूप से अलग हो जाती है, जिसके परिणामस्वरूप इन विशाल, बहु-कोशिका बनावट का निर्माण होता है। यह जटिल संतुलन 2डी प्रणालियों में चुंबकीय क्रम को इंजीनियर करने के लिए एक शक्तिशाली नॉब प्रदान करता है।

इस शोध के सबसे रोमांचक निहितार्थों में से एक एंटीफेरोमैग्नेटिक स्कायरमियन के लिए इसका संभावित अनुप्रयोग है। स्कायरमियन स्थलाकृतिक रूप से संरक्षित स्पिन बनावट हैं जो चुंबकीय क्वासिपार्टिकल्स की तरह व्यवहार करते हैं, जो डेटा बिट्स के लिए आदर्श स्थिरता और कॉम्पैक्टनेस प्रदान करते हैं। एंटीफेरोमैग्नेटिक स्कायरमियन विशेष रूप से वांछनीय हैं क्योंकि उनसे स्कायरमियन हॉल प्रभाव को दबाने की उम्मीद है। स्कायरमियन हॉल प्रभाव, एक ऐसी घटना जहां स्कायरमियन करंट द्वारा संचालित होने पर बग़ल में बहते हैं, स्पिनट्रॉनिक उपकरणों में सटीक गति नियंत्रण को जटिल बनाता है। इस प्रभाव को दबाकर, एंटीफेरोमैग्नेटिक स्कायरमियन अधिक सीधे, अधिक अनुमानित, और इस प्रकार अधिक नियंत्रणीय गति को सक्षम कर सकते हैं, जिससे डेटा प्रोसेसिंग और स्टोरेज के लिए भविष्य की स्पिनट्रॉनिक अवधारणाओं का डिजाइन काफी सरल हो जाएगा।

यह काम निश्चित रूप से दर्शाता है कि परमाणु रूप से पतली परतों के बीच मोड़ कोण इन वांछनीय चुंबकीय अवस्थाओं को स्थिर करने के लिए एक अविश्वसनीय रूप से प्रभावी ट्यूनिंग पैरामीटर के रूप में काम कर सकता है। यह उनकी रासायनिक संरचना या परत संख्या को बदले बिना सामग्री में चुंबकीय क्रम को नया आकार देने और नियंत्रित करने का एक नया मार्ग प्रदान करता है, जो सामग्री इंजीनियरिंग में अद्वितीय लचीलापन प्रदान करता है। जबकि यह शोध एक मूलभूत कदम का प्रतिनिधित्व करता है, अपने शुरुआती चरणों में होने के कारण, अल्ट्रा-घने, कम-शक्ति वाले चुंबकीय मेमोरी और उन्नत स्पिनट्रॉनिक उपकरणों के निर्माण के लिए इसके निहितार्थ गहरे हैं। यह ट्विस्ट्रॉनिक्स – अपनी परतों को मोड़कर सामग्री में हेरफेर करने का विज्ञान – की रोमांचक क्षमता को रेखांकित करता है ताकि क्रांतिकारी तकनीकों को अनलॉक किया जा सके।

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