• Berita Magnet 2021: Superkomputer dan Sinyal Magnetik
    Buckyballsrecall

    Berita Magnet 2021: Superkomputer dan Sinyal Magnetik

    Berita Magnet 2021: Simulasi Superkomputer dan Sinyal MagnetikPenemuan Mengejutkan Saat Simulasi Superkomputer Menjelajahi Rekoneksi Magnetik

    Membuat koneksi: Membawa proses astrofisika ke Bumi.

    Rekoneksi magnetik, sebuah proses di mana garis-garis medan magnet robek dan bersatu kembali, melepaskan sejumlah besar energi kinetik, terjadi di seluruh alam semesta.

    Berita Magnet 2021: Superkomputer dan Sinyal Magnetik

    Proses ini menimbulkan aurora, semburan matahari, dan badai geomagnetik yang dapat mengganggu layanan telepon seluler dan jaringan listrik di Bumi.

    Tantangan utama dalam studi rekoneksi magnetik, bagaimanapun, adalah menjembatani kesenjangan antara skenario astrofisika skala besar dan eksperimen skala kecil yang dapat dilakukan di laboratorium.

    Para peneliti kini telah mengatasi hambatan ini melalui kombinasi eksperimen cerdas dan simulasi mutakhir.

    Dengan melakukan itu, mereka telah menemukan peran yang sebelumnya tidak diketahui untuk proses universal yang disebut “efek baterai Biermann”, yang ternyata berdampak pada rekoneksi magnetik dengan cara yang tidak terduga.

    Efek baterai Biermann, benih yang mungkin untuk medan magnet yang menyelimuti alam semesta kita, menghasilkan arus listrik yang menghasilkan medan-medan ini.

    Temuan mengejutkan, yang dibuat melalui simulasi komputer, menunjukkan efeknya dapat memainkan peran penting dalam rekoneksi yang terjadi ketika magnetosfer Bumi berinteraksi dengan plasma astrofisika.

    Efeknya pertama-tama menghasilkan garis medan magnet, tetapi kemudian membalikkan peran dan memotongnya seperti gunting yang mengiris karet gelang.

    Bidang yang diiris kemudian disambungkan kembali dari titik penyambungan semula.

    Simulasi tersebut memodelkan hasil eksperimen di China yang mempelajari plasma berdensitas energi tinggi—materi di bawah kondisi tekanan ekstrem.

    Eksperimen menggunakan laser untuk meledakkan sepasang gelembung plasma dari target logam padat.

    Simulasi plasma tiga dimensi (lihat gambar di bagian atas halaman) melacak perluasan gelembung dan medan magnet yang dibuat oleh efek Biermann, melacak tabrakan medan untuk menghasilkan rekoneksi magnetik.

    Para peneliti melakukan simulasi ini pada superkomputer Titan di Fasilitas Komputasi Kepemimpinan Oak Ridge Departemen Energi AS di Laboratorium Nasional Oak Ridge.

    Hasil “menyediakan platform baru untuk mereplikasi rekoneksi yang diamati dalam plasma astrofisika di laboratorium,” kata Jackson Matteucci, seorang mahasiswa pascasarjana dalam program Fisika Plasma di Laboratorium Fisika Plasma Princeton yang memimpin penelitian.

    Dengan menjembatani kesenjangan tradisional antara eksperimen laboratorium dan proses astrofisika, hasil ini membuka babak baru dalam upaya memahami alam semesta.

    Magnetisme Terfragmentasi – Sinyal Magnetik Skala Atom yang Sulit Diungkapkan

    Para peneliti dari Boston College, MIT, dan UC Santa Barbara mengungkapkan ‘sinyal’ magnetik skala atom yang sulit dipahami dalam isolator Mott.

    Chestnut Hill, Mass. — Menyelidiki sifat-sifat isolator Mott, tim peneliti dari Boston College, MIT, dan U.C. Santa Barbara telah mengungkapkan sinyal magnetik skala atom yang sulit dipahami dalam bahan unik saat transisi dari isolator ke logam, tim melaporkan baru-baru ini dalam jurnal Nature Physics.

    “Bekerja dengan senyawa di kelas bahan yang dikenal sebagai isolator Mott, tim menggunakan spin-polarizing scanning tunneling microscopy (SP-STM) untuk merinci pada tingkat atom fisika yang mendasari salah satu contoh isolator ini, yang dapat dimanipulasi menjadi keadaan logam melalui penambahan muatan elektronik, sebuah proses yang disebut doping.” kata Asisten Profesor Fisika Boston College Ilija Zeljkovic, penulis utama laporan tersebut.

    “Sebuah isolator Mott dicirikan oleh lokalisasi elektron karena interaksi elektron-elektron yang kuat, dan biasanya disertai dengan pemesanan magnetic.” Zelkjovic menjelaskan.

    “Dalam kasus ini, tim mengembangkan dan mempelajari permukaan isolator Mott strontium iridate, sebuah oksida, dalam bentuk kristal tunggal.”

    “Dalam banyak oksida kompleks, pemesanan magnetik tertanam dalam lanskap spasial yang tidak homogen dari fase lain.” katanya.

    Tim berusaha melakukan pengukuran pada skala panjang atom tunggal, dengan sensitivitas muatan dan putaran untuk memahami sepenuhnya fisika yang mendasarinya, sebuah prosedur yang belum dicapai dalam oksida kompleks apa pun.

    Dengan menggunakan spin-polarizing scanning tunneling microscopy (SP-STM), Zeljkovic dan rekan-rekannya melaporkan bahwa tim dapat melakukan percobaan ini untuk pertama kalinya.

    Pengukuran membantu untuk memahami bagaimana isolator Mott antiferromagnetik berevolusi dengan doping pembawa muatan, yang telah membingungkan para ilmuwan sejak penemuan isolator Mott yang didoping prototipikal, yang merupakan superkonduktor suhu tinggi tembaga-oksida, kata Zeljkovic.

    Berita Magnet 2021: Superkomputer dan Sinyal Magnetik

    Dengan melacak evolusinya dengan doping pembawa muatan, para peneliti menemukan bahwa, dengan doping tingkat rendah, tatanan antiferromagnetik homogen dari elektron material meleleh menjadi tatanan antiferromagnetik “tambal sulam” yang terfragmentasi di dekat transisi isolator-ke-logam, tim dilaporkan.

    Zeljkovic mengatakan hasilnya memajukan pemahaman tentang karakteristik unik isolator Mott, dan juga menetapkan SP-STM sebagai alat yang ampuh yang mampu mengungkapkan informasi skala atom dalam oksida kompleks.…

  • 5 M Supercrystals Magnetik Dapat Ditampung di Kepala Peniti
    Buckyballsrecall

    5 M Supercrystals Magnetik Dapat Ditampung di Kepala Peniti

    5 M Supercrystals Magnetik Dapat Ditampung di Kepala Peniti – Ilmuwan material yang bekerja dengan komponen berukuran nano telah mengembangkan cara bekerja dengan material yang semakin kecil.

    Tetapi bagaimana jika Anda bisa membuat komponen Anda untuk merakit sendiri ke dalam struktur yang berbeda tanpa benar-benar menanganinya sama sekali?

    5 M Supercrystals Magnetik Dapat Ditampung di Kepala Peniti

    Verner Håkonsen bekerja dengan kubus yang sangat kecil sehingga hampir 5 miliar di antaranya dapat ditampung di kepala peniti.

    Dia memasak kubus di NTNU NanoLab, dalam labu kaca yang tampak aneh dengan tiga leher di atasnya menggunakan campuran bahan kimia dan sabun khusus.

    Dan ketika dia mengekspos kubus tak kasat mata ini ke medan magnet, mereka melakukan keajaiban: mereka merakit diri menjadi bentuk apa pun yang dia inginkan.

    “Ini seperti membangun rumah, kecuali Anda tidak harus membangunnya,” katanya.

    Gaya magnet bersama dengan gaya-gaya lain menyebabkan “rumah itu membangun dirinya sendiri — semua balok bangunan berkumpul dengan sempurna di bawah kondisi yang tepat.”

    Meskipun peneliti sebelumnya telah mampu menyebabkan nanopartikel untuk merakit diri mereka sendiri dengan cara yang berbeda, Håkonsen dan rekan-rekannya adalah yang pertama menunjukkan betapa pentingnya magnetisme sehubungan dengan sifat mekanik struktur nanopartikel tertentu.

    Para peneliti menyebut kreasi nanocube kecil mereka superstruktur atau supercrystals karena nanocube diatur dalam pola yang teratur, seperti atom dalam kristal.

    “Supercrystals sangat menarik karena mereka menunjukkan sifat yang ditingkatkan dibandingkan dengan nanopartikel tunggal atau dengan bahan massal,” kata Håkonsen.

    Temuan besar adalah bahwa ketika kubus magnet dirakit sendiri dalam apa yang oleh para peneliti disebut superkristal – dalam bentuk seperti garis atau batang atau heliks, misalnya – energi kohesif antara partikel dalam superkristal dapat meningkat sebanyak 45 persen karena interaksi magnet antara kubus.

    “Itu berarti energi yang menyatukan semuanya meningkat hingga 45 persen,” katanya.

    Kekuatan supercrystals dalam kombinasi dengan sifat magnetiknya yang ditingkatkan akan menjadi kunci untuk mengembangkan penggunaan di masa depan, yang dapat menjangkau segala hal mulai dari aplikasi untuk industri otomotif hingga teknologi informasi.

    Penelitian Håkonsen baru saja dipublikasikan di jurnal Advanced Functional Materials.

    Ketika segalanya menjadi kecil, fisika menjadi aneh

    Salah satu prinsip utama penelitian nanopartikel adalah semakin kecil partikel, semakin asing perilakunya.

    Itu karena ketika ukurannya menyusut, luas permukaan partikel mewakili persentase yang jauh lebih besar dari keseluruhan volume struktur daripada partikel yang tidak berukuran nano.

    “Akibatnya, semakin kecil nanopartikel, semakin tidak stabil mereka,” kata Håkonsen.

    Inilah yang dikenal sebagai “efek ukuran” dalam nanosains, dan merupakan salah satu aspek fundamental nanoteknologi karena benda menjadi lebih kecil dari 100 nm.

    “Anda bahkan dapat memiliki partikel yang secara spontan bergeser di antara struktur kristal yang berbeda, karena ukurannya yang kecil,” jelasnya. “Partikel sebagian meleleh.”

    Efek ukuran juga mempengaruhi sifat lain dalam nanopartikel kecil, seperti sifat magnetik, di mana medan magnet dari partikel dapat mulai melompat-lompat dengan sendirinya ke arah yang berbeda.

    Ukuran tetap penting

    Dengan kata lain, meskipun magnetisme dapat membuat struktur nano yang dirakit sendiri oleh para peneliti menjadi kuat, efek ukuran masih berperan.

    Ketika supercrystals super kecil, strukturnya lebih lemah dari rekan-rekan mereka yang lebih besar.

    “Artinya adalah Anda memiliki efek ukuran dalam hal stabilitas mekanik juga dalam superkristal – sebuah “efek ukuran super” – tetapi juga menunjukkan bahwa ada efek ukuran untuk sifat superkristal lainnya,” kata Håkonsen.

    “Yang juga luar biasa adalah bahwa efek ukuran super ini melampaui skala nano, dan naik ke skala mikro.”

    5 M Supercrystals Magnetik Dapat Ditampung di Kepala Peniti

    Alih-alih menimbulkan masalah, bagaimanapun, dalam hal ini mengetahui bahwa efek ukuran akan mempengaruhi superkristal dapat memungkinkan peneliti untuk mengontrol — atau menyesuaikan — bagaimana struktur berperilaku melalui berbagai faktor yang berbeda.

    “Ini bisa membuka bidang baru, penyetelan yang dikontrol ukuran,” kata Håkonsen.

    “Adalah mungkin untuk mengontrol fitur superkristal, tidak hanya dengan bagaimana partikel itu sendiri dibuat, tetapi dengan bentuk dan ukuran superkristal dan jumlah partikel di dalamnya.”…

  • Berita Magnet 2021: Pengamatan Nutasi Pertama Bahan Magnetik
    Buckyballsrecall

    Berita Magnet 2021: Pengamatan Nutasi Pertama Bahan Magnetik

    Berita Magnet 2021: Pengamatan Nutasi Pertama pada Bahan Magnetik – Sebagian besar ‘memori’ dunia dan semua aktivitas digital kita didasarkan pada media, hard disk, di mana informasi dikodekan berkat magnetisme, dengan mengarahkan putaran elektron ke satu arah atau sebaliknya.

    Sebuah tim ilmuwan internasional yang dipimpin oleh fisikawan Italia Stefano Bonetti, profesor di Ca’ Foscari University of Venice dan Universitas Stockholm, telah berhasil untuk pertama kalinya mengamati ‘nutasi’ spin ini dalam bahan magnetik, yaitu osilasi dari mereka sumbu selama presesi.

    Berita Magnet 2021: Pengamatan Nutasi Pertama Bahan Magnetik

    Periode nutasi yang diukur adalah orde satu picosecond: seperseribu miliar detik. Penemuan ini baru-baru ini diterbitkan oleh Nature Physics.

    Sumbu putaran melakukan nutasi dan presesi, seperti halnya objek apa pun yang berputar, dari gasing berputar hingga planet.

    Dalam penelitian ini, fisikawan mengamati secara eksperimental bahwa nutasi sumbu putaran magnetik 1000 kali lebih cepat daripada presesi, rasio yang sangat mirip dengan Bumi.

    Penemuan baru tentang karakteristik fisik putaran yang sampai sekarang tidak diketahui ini merupakan hal mendasar dalam penelitian untuk membuat teknologi digital semakin cepat, ringkas, dan efisien secara energi.

    Namun, untuk memanipulasi fenomena ini pada skala waktu seperseribu miliar detik, pertama-tama kita perlu mengetahui dinamikanya, termasuk dinamika inersia.

    “Ini adalah bukti langsung dan eksperimental pertama dari gerakan inersia putaran magnet,” jelas Stefano Bonetti, yang mengoordinasikan proyek ERC pada magnetisme ultracepat.

    “Dengan implikasi yang memengaruhi, misalnya, pusat data yang menyimpan hampir semua informasi digital umat manusia.”

    “Dalam bit dengan kutub utara naik atau turun, sehingga mengkodekan komputer 0s dan 1s.”

    “Ketika putaran ini dibalik untuk menulis informasi, presesi dan nutasi juga ikut bermain. Mengetahui periode nutasi menjadi penting seiring dengan meningkatnya kecepatan putaran.”

    “Pengamatan pertama dari pergerakan ini membuka jalan bagi teknologi baru untuk meningkatkan efisiensi aktivitas digital kami, yang, di antara semua aktivitas manusia, mencatat peningkatan konsumsi energi tertinggi.”

    Percobaan

    Eksperimen tersebut membutuhkan kerjasama dengan beberapa laboratorium ilmiah Eropa di Jerman (Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf, Chemnitz University of Technology, University of Duisburg-Essen, German Aerospace Center (DLR), TU Berlin) Prancis (École Polytechnique) dan Italia (Federico II).

    University of Naples dan ‘Parthenope’ University of Naples), dengan pengukuran kunci dilakukan di Pusat Penelitian Helmholtz di Dresden-Rossendorf, Jerman.

    Di pusat ini, laboratorium TELBE mampu menghasilkan radiasi terahertz yang intens (yaitu rentang frekuensi antara gelombang mikro dan inframerah) yang diperlukan untuk percobaan.

    Kelompok yang dipimpin oleh Stefano Bonetti termasuk kelompok pertama yang menggunakan laboratorium ini dan membantu mengembangkan mesin yang sebenarnya.

    ”Eksperimen pertama sangat menantang,” kata fisikawan Ca’ Foscari, ”tetapi, setelah beberapa tahun, mesin itu sudah beroperasi dengan kinerja yang sangat tinggi.”

    “Pengukuran ini dilakukan selama setahun, pada tiga kesempatan berbeda, untuk memeriksa reproduktifitas efek yang belum pernah diamati sebelumnya ini.”

    Berita Magnet 2021: Pengamatan Nutasi Pertama Bahan Magnetik

    Kegiatan Stefano Bonetti adalah bagian dari konteks investasi yang lebih luas oleh universitas Venesia dalam penelitian ilmiah dan pengajaran Departemen Ilmu Molekuler dan Nanosistem.

    Mulai tahun ajaran ini, departemen ini meluncurkan program gelar di bidang Teknik Fisika, yang dikoordinir oleh Bonetti, seorang insinyur fisika sendiri: “Ilmu pengetahuan selalu berkembang, dan siapa yang tahu apa yang akan kita jelajahi sepuluh tahun dari sekarang, tetapi gagasan program gelar baru justru untuk mempersiapkan generasi baru ilmuwan yang siap menghadapi tantangan masa depan.”…