Ett team av forskare från Delfts tekniska universitet (TU Delft), Leiden universitet, Tohoku University och Max Planck Institute for the Structure and Dynamics of Matter har utvecklat en ny typ av MRI-skanner som kan avbilda vågor i ultratunna magneter. Till skillnad från elektriska strömmar, dessa så kallade spinnvågor producerar lite värme, vilket gör dem till lovande signalbärare för framtida gröna IKT-tillämpningar.

MRI-skannrar kan titta in i människokroppen på ett icke-invasivt sätt. Skannern upptäcker de magnetiska fält som utstrålas av atomerna inuti, vilket gör det möjligt att studera organs hälsa trots att de är gömda under tjocka lager av vävnad.

Den icke-invasiva, MRI är önskvärt för många forskningsområden och industrier. Det kan vara särskilt användbart som ett bildverktyg inom nanoteknik och chipindustrin. Att kunna upptäcka signaler i datachips och andra nanoenheter skulle underlätta att optimera deras prestanda och minska deras värmeproduktion. Dock, millimeterupplösningen för konventionell MRI är otillräcklig för att studera chip-skala enheter. Ett team av forskare under ledning av TU Delft har nu utvecklat en ny metod för att känna av magnetiska vågor på submikrometerskalan.

NV centrum

MRT-systemet som gjorts av Delft-forskarna använder sig av en speciell gallerdefekt i diamantens kristallstruktur. Denna defekt – känd som kvävevakans (NV) center – består av en kväveatom som sitter bredvid en tom plats i diamantkolgittret. "Ett sådant NV-center är i huvudsak en magnet i atomstorlek som är extremt känslig för magnetfält, " TU Delft-forskaren Toeno van der Sar förklarar. "Som sådan, NV-center möjliggör högupplöst avbildning av den magnetiska strukturen hos ett prov."

Upphetsade snurrvågor

Spinnvågor är vågor i magnetiska material som är centrala för magneters beteende. De är lovande som informationsbärare eftersom de producerar lite värme. Deras vågnatur gör det möjligt att bygga logiska enheter som utför beräkningsuppgifter med hjälp av våginterferens.

Att kunna se vågorna är avgörande för att designa spin-wave-enheter "För att avbilda dessa vågor, vi använde ett diamantchip där vi skapade ett lager av NV-centra, "Van der Sar förklarar. "Vi placerade detta chip ovanpå en tunn magnetisk film där vi exciterade spinnvågor med hjälp av elektroder och mikrovågsströmmar. NV-centra fångar upp magnetfälten som genereras av spinnvågorna, möjliggör spin-wave-avbildning med hög upplösning."

Forskarna har visat att spin-wave MRI gör att spinnvågor kan avbildas genom ogenomskinliga material som metallledningar på ett chip. Vidare, Tekniken har känsligheten att upptäcka spinnvågor i magneter som bara är en enda atom tjocka. Van der Sar säger, "Eftersom det för närvarande finns en push i att använda ultratunna magneter för att skapa logiska enheter i minsta skala, denna bildteknik kommer att hjälpa den utvecklingen."