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Aug 16, 2023

コヒーレント相関イメージングは​​磁性材料の変化の理解に役立ちます

Brookhaven National Laboratory, Upton, New York A livello quasi atomico, il magnetismo

ブルックヘブン国立研究所、ニューヨーク州アプトン

原子に近いレベルでは、磁性は、材料の磁気特性を生み出す磁区と呼ばれる、常に変化する多くの領域で構成されています。 科学者はこれらのドメインが存在することを知っていますが、この動作の背後にある理由をまだ探しています。

今回、米国エネルギー省のブルックヘブン国立研究所、ヘルムホルツ・ツェントラム・ベルリン（HZB）、マサチューセッツ工科大学（MIT）、マックス・ボーン研究所（MBI）の科学者らが率いる共同研究が、Nature誌に発表した。博士らは、コヒーレント相関イメージング (CCI) と呼ばれる新しい解析技術を使用して、事前の知識がなくても、時間と空間における磁区の進化を画像化しました。 科学者らは測定中に「ドメインのダンス」を見ることができず、測定後に記録されたデータを使用して「テープを巻き戻す」ときに初めて確認できた。

ドメインの「ムービー」は、これらのドメインの境界が一部の領域では前後に移動するが、他の領域では一定のままである様子を示しています。 研究者らは、この現象は「ピンニング」と呼ばれる材料の特性によるものだと考えています。 ピン留めは磁性材料の既知の特性ですが、研究チームは、ピン止めサイトのネットワークが相互接続された磁壁の動きにどのような影響を与えるかを初めて直接イメージングすることができました。

「磁性材料の変化に関する詳細の多くは、直接イメージングによってのみアクセスできますが、これまでは不可能でした。材料内の磁気運動を研究することは基本的に夢の実現です」と国立シンクロトロン光源の科学者ウェン・フー氏は語った。 II (NSLS-II) および研究の共同責任著者。

研究者らは、CCI が、これまで他の技術ではアクセスできなかった磁性の小宇宙の他の特性 (自由度や隠れた対称性など) を解き放つのに役立つと期待しています。 CCI の有用性は、この技術をさまざまな測定技術や研究分野に応用できるため、磁性材料を超えた画期的な進歩でもあります。 ナノスケールでの磁区の動きを理解することで最も恩恵を受ける可能性がある分野の 1 つは、新しいコンピューティングです。 新しいメモリ技術は、「スキルミオン」と呼ばれる特殊な磁区を活用する可能性があります。

「スキルミオンは、私たちの短期記憶に似た特性を持っているため、人工知能コンピューティングにとって興味深いものです」と、ベルリン・ヘルムホルツ・ツェントルムのグループリーダーであり、アウグスブルク大学の教授であり、この研究の共同担当者であるフェリックス・ビュートナー氏は述べた。 「現在のコンピューティング アーキテクチャでは、すべてが線形です。これは、メモリがプロセッサから分離されていることを意味します。これは、ほとんどのアプリケーションにとって問題ではありませんが、たとえば、音声認識を困難にします。音声認識では、コンピューティング部分は、入力された音声を処理するだけです。」言葉は話せますが、前に話した内容は覚えていません。さらに、その情報を記憶から送り返すには多くのエネルギーが必要です。スキルミオンを使用することで、何らかの方法で彼らの短期記憶を活用し、これらのことを回避できるかもしれません。問題がある」と彼は付け加えた。

ただし、エンジニアがこの機能を使用するテクノロジーを開発するには、まずスキルミオンやその他の磁区を操作する方法を理解する必要があります。 彼らは、他の多くの研究グループが CCI の恩恵を受けることを期待しています。 彼らは、これまでアクセスできなかった広範囲のダイナミクスに CCI を適用する準備を整え、この技術を他の X 線源に拡張すると同時に、CCI 分析を手動でなくして、より広範なユーザーが利用できるようにするための機械学習の実装にも取り組んでいます。コミュニティ。

詳細については、Cara Laasch までお問い合わせください。このメール アドレスはスパムボットから保護されています。 表示するには JavaScript を有効にする必要があります。 631-344-8000。

この記事は、Tech Briefs Magazine の 2023 年 6 月号に初めて掲載されました。

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