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May 17, 2023

Coherent Correlation Imaging은 자성 물질의 변화를 이해하는 데 도움이 됩니다.

브룩헤이븐 국립연구소(뉴욕주 업턴) 원자 수준에 가까운 자기력

브룩헤이븐 국립 연구소, 뉴욕 주 업턴

거의 원자 수준에서 자성은 물질의 자기 특성을 생성하는 자기 영역이라고 불리는 끊임없이 변화하는 많은 왕국으로 구성됩니다. 과학자들은 이러한 영역이 존재한다는 것을 알고 있지만 여전히 이러한 행동의 원인을 찾고 있습니다.

이제 미국 에너지부 브룩헤이븐 국립연구소(Brookhaven National Laboratory), 베를린 헬름홀츠-젠트럼(HZB), 매사추세츠 공과대학(MIT), 맥스 본 연구소(MBI)의 과학자들이 공동으로 주도한 연구 결과가 네이처(Nature)에 발표되었습니다. CCI(Coherent Correlation Imaging)라는 새로운 분석 기술을 사용하여 사전 지식 없이 시간과 공간에서 자기 도메인의 진화를 이미지화했습니다. 과학자들은 측정하는 동안 "영역의 춤"을 볼 수 없었지만 기록된 데이터를 사용하여 "테이프를 되감기"한 후에야 볼 수 있었습니다.

도메인의 "영화"는 이러한 도메인의 경계가 일부 영역에서는 앞뒤로 이동하지만 다른 영역에서는 일정하게 유지되는 방식을 보여줍니다. 연구원들은 이러한 행동을 "고정(pinning)"이라고 불리는 물질의 특성에 기인한다고 생각합니다. 고정은 자성 재료의 알려진 특성이지만 팀은 고정 사이트 네트워크가 상호 연결된 자벽의 움직임에 어떻게 영향을 미치는지 처음으로 직접 이미지를 만들 수 있었습니다.

"자성 물질의 변화에 ​​대한 많은 세부 사항은 지금까지 할 수 없었던 직접적인 이미징을 통해서만 접근할 수 있습니다. 이는 기본적으로 물질의 자기 운동을 연구하는 꿈이 실현된 것입니다."라고 국립 싱크로트론 광원의 과학자인 Wen Hu는 말했습니다. II(NSLS-II) 및 해당 연구의 공동 교신저자입니다.

연구자들은 CCI가 이전에는 다른 기술을 통해 접근할 수 없었던 자유도나 숨겨진 대칭성과 같은 자성 소우주의 다른 특성을 밝혀내는 데 도움이 될 것으로 기대합니다. CCI의 유용성은 또한 기술이 다양한 측정 기술 및 연구 분야로 이전될 수 있기 때문에 자성 재료를 뛰어넘는 획기적인 발전을 의미합니다. 나노 규모의 자구 이동을 이해함으로써 가장 큰 이점을 얻을 수 있는 분야 중 하나는 새로운 컴퓨팅입니다. 새로운 메모리 기술은 "스카미온(skyrmions)"이라는 특수 자기 영역을 활용할 수 있습니다.

"Skyrmions는 우리의 단기 기억과 유사한 속성을 가지고 있기 때문에 인공 지능 컴퓨팅에 흥미롭습니다."라고 Helmholtz-Zentrum Berlin 그룹 리더이자 아우크스부르크 대학교 교수이자 이번 연구에 공동 참여하는 Felix Büttner가 말했습니다. "현재 컴퓨팅 아키텍처에서는 모든 것이 선형입니다. 즉, 메모리가 프로세서와 분리되어 있습니다. 이는 대부분의 응용 프로그램에서는 문제가 되지 않지만 예를 들어 음성 인식이 어려워집니다. 음성 인식에서 컴퓨팅 부분은 들어오는 데이터만 처리합니다. 단어는 있지만 이전에 말한 내용은 기억하지 못합니다. 또한 해당 정보를 메모리에서 다시 보내는 데는 많은 에너지가 필요합니다. 스커미온을 사용하면 어떤 방식으로든 단기 기억을 활용하여 이러한 문제를 피할 수 있습니다. 문제"라고 덧붙였다.

그러나 엔지니어가 이 기능을 사용하는 기술을 개발하려면 먼저 스커미온 및 기타 자기 영역을 조작하는 방법을 이해해야 합니다. 그들은 다른 많은 연구 그룹이 CCI로부터 혜택을 받기를 바랍니다. 그들은 이전에 접근할 수 없었던 더 넓은 범위의 역학에 CCI를 적용하고 다른 X선 소스로 기술을 확장할 준비를 하는 동시에 CCI 분석을 수동으로 덜 수행하고 훨씬 더 광범위한 사용자가 더 쉽게 접근할 수 있도록 기계 학습을 구현하는 작업도 진행하고 있습니다. 지역 사회.

자세한 내용은 Cara Laasch에게 문의하세요. 이 이메일 주소는 스팸봇으로부터 보호됩니다. 보려면 JavaScript를 활성화해야 합니다.; 631-344-8000.

이 기사는 Tech Briefs Magazine 2023년 6월호에 처음 게재되었습니다.

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