نمذجة المواد المغناطيسية

منذ وقت ليس ببعيد ، كانت تقنيات نمذجة وتقييم المواد المغناطيسية شديدة التبسيط بحيث لا يمكن إعادة إنتاجها بدقة جميع البيانات التي تم الحصول عليها في التجارب. ولكن في مختبر "أميس" ، طور الباحثون في مختبر "أميس" ، بقيادة بروس هارمون ، تقنية حاسوبية "ديناميكية تدور" يمكن استخدامها لتمثيل وتقييم تقلبات اللحظات الذرية بدقة (التوجهات المغناطيسية) في مواد مغناطيسية صلبة في درجات حرارة مختلفة. ومن بين فوائدها ، يمكن استخدام هذه الطريقة لإجراء حسابات لأنظمة بحجم واقعي في درجات حرارة ذات أهمية عملية وعلمية. باستخدام هذه التقنية ، حدد العلماء لأول مرة نظريًا اللحظات المغناطيسية في الحديد والنيكل في درجات حرارة عالية ، حتى فوق درجة حرارة المفتاح التي تختلف فيها اللحظات المغناطيسية في الحجم والنقطة في اتجاهات عشوائية. تركز الدراسات الحالية على كيف ولماذا تعتبر العيوب المحددة في المغناطيس الدائم ضرورية في تحديد الخصائص المغناطيسية المرغوبة. استخدم مختبر البلوط الوطني والمتعاونون هذه التقنية في حساب حاسوب عملاق لإعداد السجلات.

نقترح إنتاج مواد نموذجية لدراسة المشاكل الأساسية في المغناطيسية التعاونية باستخدام استراتيجيتين اصطناعيتين مختلفتين. خط واحد للهجوم هو إعداد المركبات الأيونية الممتدة التي يحدث أن يكون لها الشبكة المطلوبة من الذرات المغناطيسية ؛ بدلاً من ذلك ، قد نبني المغناطيسية من الوحدات الجزيئية ، توجيه الهندسة المعمارية من خلال الترابط الاتجاهية لهذه الوحدات.

في كلتا الحالتين ، تكون المشابك المستهدفة ذات أبعاد منخفضة و/أو طوبولوجيا محبطة ، وهي مصممة لفحص التطورات الأخيرة في المغناطيسية الأساسية التي تشير إلى أن هذه المواد قد تكون لها حالات أرضية مغناطيسية جديدة وإثارة ، وعلى وجه الخصوص تدور السائل الطابع. نقترح أيضًا إعداد مجموعات معدنية نانوية عالية الدوران ودراسة استرخاء مغنطيتها ؛ هذا الأمر ذو أهمية أساسية كبيرة كمثال على عملية الماكروسكوبية التي يمكن التحكم بها بواسطة نفق ميكانيكي الكم ؛ قد يكون لها أيضًا أهمية عملية كأساس لجهاز ذاكرة مغناطيسية جزيئية.

يتطلب كل هذا العمل قياسات حساسية مغناطيسية تعتمد على الوقت والتردد ، لذلك نطلب ترقية إلى جهاز مقياس مغنطيسية الحبار الحالي للتيار المستمر للسماح بإجراء قياسات التيار المتردد ، واقترح دعم الوصول المفتوح إلى هذه المعدات ، وتعزيز خدمة التوصيف المغناطيسي غير الرسمية لدينا.

التأثير العلمي: يعد منهج ديناميكا الدوران مساهمة كبيرة في أسس نظرية جديدة لديناميكا اللحظات المغناطيسية عند درجة حرارة محدودة واستجابة للحقول التطبيقية الخارجية. إنها تمكن العلماء من نمذجة خصائص المواد في درجة حرارة الغرفة ، حيث يتم استخدام المغناطيس عادة.

التأثير الاجتماعي: المغناطيسية المعدنية هي المفتاح للعديد من التقنيات ، بما في ذلك تخزين البيانات المغناطيسية وأجهزة توليد الطاقة الكهربائية. تعد النمذجة الدقيقة لتبديل بت الكمبيوتر ضرورية لتصميم أقراص الكمبيوتر عالية الكثافة في المستقبل ، وستؤدي القدرة على تحسين المواد المغناطيسية ذات درجة الحرارة العالية إلى محركات ومحولات أكثر كفاءة في استخدام الطاقة.