Nanodistantzien milioirena detektatzeko teknika

Irene Urcelay-Olabarria eta Josu Mirena Igartua

Trantsizio magnetikoen eta kristal-egituren arteko erlazioa aztertzea oinarrizkoa da material magnetoelektriko multiferroikoen ikerkuntza-prozesuan.

1. irudia: Atomoen artean gerta daitekeen indar erakarleak edo aldaratzaileak gelaxka-parametroen uzkurtzea edo zabaltzea eragin dezakete.

Izan ere, trantsizio magnetikoen ondorioz gertatzen diren egiturazko fase-trantsizioak gakoa dira aldiberean agertzen den polarizazio elektrikoaren jatorria finkatzeko.

Dena dela, zenbait materialetan, egiturazko aldaketak hain txikiak dira ezen haien detekzioa ohiko tekniken bidez ezinezkoa dela. Ondorioz, aztergai dugun materialaren ezaugarri garrantzitsuak bazter batean uzten ditugu eta horrek ondorio okerrak lortzea ekar dezake. Hori dela eta, material horiek egiturazko aldaketekiko oso sentikorrak diren tekniken bidez aztertzea ezinbestekoa da. Hori izan daiteke neutroien bidezko Larmor difrakzioa.

Larmor difrakzioa teknika Rekveldt-ek garatu zuen orain dela 15 urte. Teknika Larmoren prezesioan oinarritzen da: eremu magnetiko batean dagoen spinak edo momentu magnetikoak prezesatu egiten du eremu magnetikoaren norabidearen inguruan, ikus 2. irudia. Izpi erasotzailea neutroiez eratuta dago eta neutroi guztien momentu magnetikoak norabide eta norantza berbera dute. Izpia eremu magnetikodun harila batetik pasarazten da. Ondoren, laginaren kontra talka egiten du izpiak eta, azkenik, bigarren harilean zehar ihes egiten du, eta detektagailura iristen da. Neutroien momentu magnetikoak prezesatu egiten du harilen barruan eta prezesio hori lotuta dago kristaleko atomo-planoen arteko distantziarekin, eta beraz, kristalaren egiturarekin. Hortaz, neutroien prezesio osoa neurtuz gero atomo-planoen arteko distantziak kalkula daitezke.

2. irudia. (a) Larmor prezesioaren adierazpen grakoa: momentu magnetikoaren prezesioa B eremu magnetikoaren inguruan.

MnWO4 materialak hiru trantsizio magnetiko ditu. Egitura magnetiko horiekin eta batetik besterako trantsizioekin lotutako efektu magnetoelastikoa baieztatzeko bi metodo erabili dira: neutroien bidezko difrakzio arrunta eta Larmor difrakzioa, biak kristal-bakarra erabiliz egindakoak.

Neutroien bidezko difrakzio arrunta kristal-bakarrean egindakoan eta lortutako emaitzen arabera, errore esperimentala kontuan hartuz, egitura kristalinoak ez du inolako aldaketarik jasaten tenperatura txikitu ahala eta fase-trantsizioak zeharkatzean. Larmor difrakzioak, ordea, agerian uzten ditu a eta b gelaxka-parametroetan gertatzen diren aldaketak. Tenperaturak behera egin ahala a parametroa txikiagotuz doa, espero zenez, baina txikiagotze-erritmoa oso ezberdina da fase magnetiko bakoitzean. Hori ulertzeko egitura magnetikoari so egin behar zaio: a parametroaren norabidean dauden bi Mn-kateren arteko elkarrekintza, gehienbat, antiferromagnetikoa da eta, nahiko bizia; ordea, b parametroaren norabidean daudenen artekoa, ferromagnetikoa eta ahula. Horrek azal dezake
bi parametro horien eboluzioa.

Ondorioz, atomoen artean gerta daitekeen indar erakarleak edo aldaratzaileak gelaxka-parametroen uzkurtzea edo zabaltzea eragin dezakete. Aldaketa kantitateari erreparatzean, horiek oso txikiak dira, Δl=l ∼ (10∧-5 – 10∧-6) ordenakoak haiek, baina, hala ere teknika honen bidez argi eta garbi detektatu ahal izan dira. Larmor difrakzioaren indarra ikusi dugu bere sentikortasunean erreparatuz. Neutroien momentu magnetikoa birarazten jarriz eta honek egiten dituzten biren kopurua aztertuz kristalaren gelaxka-parametroak lortu ditugu zehaztasun handiz, eta efektu magnetoelastikoa baieztatu ahal izan dugu.

Artikuluaren fitxa:
  • Aldizkaria: Ekaia
  • Zenbakia: Ale berezia. 2018
  • Artikuluaren izena: Nanodistantzien milioirena detektatzeko teknika.
  • Laburpena: Hainbat materialetan gertatzen diren egitura aldaketak oso txikiak izaten dira eta horiek detektatzea oso zaila izan daiteke. Hori dela eta, kristalaren egitura ikertzeko oso sentikorrak diren teknikak erabiltzea ezinbestekoa da. Horretarako, neutroien prezesioaz baliatzen den teknika aurkezten da: neutroien bidezko Larmor difrakzioa. Eremu magnetiko batean dagoen momentu magnetikoak prezesatu egiten du eremu magnetikoaren norabidearen inguruan. Bira kopurua neurtuz atomo-planoen arteko distantziak zehaztasun handiz kalkulatu daitezke.
  • Egileak: Irene Urcelay-Olabarria eta Josu Mirena Igartua.
  • Argitaletxea: UPV/EHUko argitalpen zerbitzua
  • ISSN: 0214-9001
  • Orrialdeak: 51-64
  • DOI: 10.1387/ekaia.17879

————————————————–
Egileez:

Irene Urcelay-Olabarria UPV/EHUko Bilboko Ingeniaritza eskolako Fisika Aplikatua I Departamentuan dabil eta Josu Mirena IgartuaUPV/EHUko Zientzia eta Teknologia Fakultateko Fisika Aplikatua II Departamentuan.

————————————————–
Ekaia aldizkariarekin lankidetzan egindako atala.

Eman iritzia

You may use these HTML tags and attributes: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>