Forskning: Nya metoder för magnetisk mikroskopi

2021-07-12

I ett internationellt samarbete med fysiker från Tyskland och Ryssland, har Uppsalaforskaren Peter Oppeneer utvecklat nya och enklare metoder för magnetisk mikroskopi, som är en viktig karakteriseringsteknik vid till exempel utveckling av magnetiska minnen.

Med hjälp av magnetisk mikroskopi är det möjligt att identifiera så kallade magnetiska domäner, som är mikro- eller till och med nanometerstora områden i material, där alla atomer har magnetisering som pekar i samma riktning.

Inom vanlig magnetisk mikroskopi använder sig forskarna av den magnetooptiska Kerreffekten, som innebär att icke polariserat ljus, som riktats genom en polarisator och bestrålar ett magnetiskt material, reflekteras och ändrar polarisationsriktning i viss utsträckning.

Förändringen av polarisationsriktningen står i direkt proportion med materialets mikroskopiska magnetisering och kan mätas med en optisk analysator. Genom detektionen av polarisationsförändringen blir därmed också de mikroskopiska magnetiska domänerna synliga.

Genom detektion av polarisationsändring blir mikroskopiska magnetiska domäner synliga. Bilden visar mikroskopiska magnetiska domäner avbildade i ett magnetooptiskt mikroskop. Pilen visar åt vilket håll magnetiseringen pekar i de olika domänerna. Bild: R. Schäfer.

Inom magnetisk mikroskopi har det fram tills nu både behövts en polarisator, för att polarisera ljuset i en enda riktning, och en analysator, som har kunnat detektera polarisationsriktningen. Den nya forskningsstudien visar dock på att det finns nya, varav några ännu okända, metoder för att detektera magnetiseringen. 

I den nya forskningsstudien har forskarna nu kunnat visa att det finns flera nya metoder för magnetisk mikroskopi som inte kräver en analysator, och i vissa fall inte heller en polarisator. Till exempel är det möjligt att detektera en förändring i intensiteten utan en analysator. 

– Det innebär att framtidens magnetiska mikroskopi kan bli betydligt enklare och mer tillgänglig inom forskningen, säger Peter Oppeneer, professor vid institutionen för fysik och astronomi.

Studien publicerades i Applied Physics Reviews som är en av de mest välrenommerade tidskrifterna inom tillämpad fysik. Rudolf Schäfers forskargrupp i Dresden, Tyskland har genomfört de experimentella mikroskopiska observationerna utifrån teorin för den magnetooptiska effekten, som utvecklats av Peter Oppeneer vid Uppsala universitet.

Kontakt

Peter Oppeneer, tel. 0709-604016, peter.oppeneer@physics.uu.se

Artikelreferens

R. Schäfer, P.M. Oppeneer et al., Analyzer-free, intensity-based, wide-field magneto-optical microscopy, Applied Physics Reviews 8, 031402 (2021), Publication Date: July 13, 2021, DOI: https://doi.org/10.1063/5.0051599 

Camilla Thulin

Senast uppdaterad: 2021-10-22