p Os cientistas desenvolveram uma técnica de imagem tridimensional para observar comportamentos complexos em ímãs, incluindo ondas rápidas e 'tornados' milhares de vezes mais finos do que um fio de cabelo humano. p O time, das Universidades de Cambridge e Glasgow no Reino Unido e ETH Zurique e do Instituto Paul Scherrer na Suíça, usaram sua técnica para observar como a magnetização se comporta, a primeira vez que isso foi feito em três dimensões. A tecnica, chamada laminografia magnética resolvida no tempo, pode ser usado para entender e controlar o comportamento de novos tipos de ímãs para armazenamento e processamento de dados de última geração. Os resultados são relatados no jornal Nature Nanotechnology .

p Os ímãs são amplamente usados ​​em aplicações de armazenamento de dados à produção de energia e sensores. Para entender por que os ímãs se comportam dessa maneira, é importante entender a estrutura de sua magnetização, e como essa estrutura reage às mudanças nas correntes ou campos magnéticos.

p "Até agora, não foi possível medir de fato como os ímãs respondem às mudanças nos campos magnéticos em três dimensões, "disse a Dra. Claire Donnelly do Laboratório Cavendish de Cambridge, e o primeiro autor do estudo. "Só conseguimos observar esses comportamentos em filmes finos, que são essencialmente bidimensionais, e que, portanto, não nos dá uma imagem completa. "

p Mover de duas dimensões para três é altamente complexo, Contudo. Modelar e visualizar o comportamento magnético é relativamente simples em duas dimensões, mas em três dimensões, a magnetização pode apontar em qualquer direção e formar padrões, que é o que torna os ímãs tão poderosos.

p "Não é apenas importante saber quais padrões e estruturas esta magnetização forma, mas é essencial entender como ele reage a estímulos externos, "disse Donnelly." Essas respostas são interessantes de um ponto de vista fundamental, mas eles são cruciais quando se trata de dispositivos magnéticos usados ​​em tecnologia e aplicações. "

p Um dos principais desafios na investigação dessas respostas está relacionado ao próprio motivo pelo qual os materiais magnéticos são tão relevantes para tantas aplicações:mudanças na magnetização normalmente são extremamente pequenas, e acontecer extremamente rápido. As configurações magnéticas - as chamadas estruturas de domínio - exibem recursos da ordem de dezenas a centenas de nanômetros, milhares de vezes menor que a largura de um cabelo humano, e normalmente reagem a campos magnéticos e correntes em bilionésimos de segundo.

p Agora, Donnelly e seus colaboradores do Instituto Paul Scherrer, a Universidade de Glasgow e a ETH Zurich desenvolveram uma técnica para olhar dentro de um ímã, visualize sua nanoestrutura, e como ele responde a um campo magnético variável em três dimensões, e no tamanho e prazos necessários.

p A técnica que desenvolveram, laminografia magnética resolvida no tempo, usa poderosos raios-X chamados de raios-X síncrotron para sondar o estado magnético de diferentes direções na nanoescala, e como ele muda em resposta a um campo magnético alternado rapidamente. O conjunto de dados sete dimensional resultante (três dimensões para a posição, três para a direção e um para o tempo) é então obtido usando um algoritmo de reconstrução especialmente desenvolvido, fornecer um mapa da dinâmica de magnetização com resolução temporal de 70 picossegundos, e resolução espacial de 50 nanômetros.

p O que os pesquisadores viram com sua técnica foi como uma tempestade em nanoescala:padrões de ondas e tornados movendo-se de um lado para o outro conforme o campo magnético mudava. O movimento desses tornados, ou vórtices, anteriormente só tinha sido observado em duas dimensões.

p Os pesquisadores testaram sua técnica usando ímãs convencionais, mas eles dizem que também pode ser útil no desenvolvimento de novos tipos de ímãs que exibem novos tipos de magnetismo. Esses novos ímãs, como nanoímãs impressos em 3D, pode ser útil para novos tipos de alta densidade, armazenamento e processamento de dados de alta eficiência.

p "Agora podemos investigar a dinâmica de novos tipos de sistemas que podem abrir novos aplicativos que nem sequer pensamos, "disse Donnelly." Esta nova ferramenta nos ajudará a entender, e controle, seu comportamento. "