Forskare vid Uppsala universitet har för första gången lyckats mäta magnetiska egenskaper hos nya material kvantitativt med hjälp av elektronmikroskopi – med en oöverträffad precision. Hemligheten bakom genombrottet uppges vara en lyckad vidareutveckling av den elektronmikroskopiska tekniken. Resultaten, som publiceras i den vetenskapliga tidskriften Physical Review Letters, innebär att de energiförluster som uppstår i all elektronik på sikt kan minimeras.
I takt med att elektroniska komponenter krymper krävs nya sätt att analysera materialens egenskaper ner mot atomär nivå. År 2006 visades i en vetenskaplig artikel att det med ett transmissionselektronmikroskop är möjligt att studera magnetiska egenskaper hos ett material, tekniken kallas "Electron Magnetic Circular Dichroism" (EMCD). Då olika material kombineras, ofta i atomärt tunna skikt, får man nya spännande magnetiska egenskaper. Detta är ett intressant forskningsområde som bland annat används i hårddiskar.
 
Idag studerar forskarna främst ett sådant provs magnetiska egenskaper med hjälp av en mycket dyr synkrotronljuskälla, medan EMCD möjliggör en billigare och betydligt mer detaljerad studie av de magnetiska egenskaperna för varje skikt ner mot en nanometer. Hittills har det endast visats att EMCD fungerar kvalitativt. Forskarna vid Uppsala universitet uppges ha vidareutvecklat tekniken till att även kunna mäta provets magnetiska moment kvantitativt.
– Detta innebär att man kan man sätta ett värde på den magnetiska styrkan hos provet, vilket är viktigt för förståelsen om hur olika material växelverkar, säger Klaus Leifer, professor i experimentell fysik vid institutioner för teknikvetenskaper.

Genom att kombinera praktiska experiment och teoretiska beräkningar har även sättet att mäta EMCD-signalen kunnat optimeras och databehandlingen utvecklats. Artikeln är resultatet av ett samarbete mellan forskare inom materialteori (professor Olle Eriksson), fysikalisk materialsyntes (professor Björgvin Hjörvarsson) och experimentell fysik.
Dessa resultat är viktiga för att kvantitativt kunna analysera ett materials magnetiska egenskaper genom att använda utrustning som idag är standard i de flesta elektronmikroskopilaboratorier.
– Tekniken kommer även att öka kunskapen om de energiförluster som uppstår hos magnetiska komponenter i generatorer och transformatorer., säger professor Leifer.

Mer kan läsas i en artikel publicerad på Physical Review Letters webbplats.

Filed under: SvenskTeknik