자기력 현미경: 경마장 메모리 장치의 물리학 조사

극한의 초저온 작동 온도를 수용하면서 나노스케일 이미징의 경계를 확장합니다. 이것이 바로 에서 제공하는 핵심 가치 제안입니다. 애토큐브, 주사 프로브 현미경(SPM) 및 관련 액세서리 포트폴리오의 설계, 개발 및 최적화와 관련하여 연구 및 산업을 위한 전문 나노기술 솔루션을 제공하는 독일 제조업체입니다.

극저온 작동과 관련된 복잡성에도 불구하고 attocube 제품 설계 팀은 실온 SPM과 초저온 응용 분야 사이의 격차를 해소하는 데 주력하고 있습니다. 요컨대, AFM(Atomic Force Microscopy), 전도성 팁 AFM, 자기력 현미경(MFM), 압전 현미경(Piezo Force Microscopy), 반응력 현미경 및 켈빈 탐침력 현미경.

이와 관련하여 "등대 고객"은 스튜어트 파킨, 누구의 팀에서 막스 플랑크 미세 구조 물리학 연구소 독일 Halle에서 attocube MFM(attoLIQUID2000 cryostat에서 attoMFM 업그레이드가 있는 attoAFM I 현미경)을 사용하여 소위 "레이스트랙 메모리"에서 가능한 응용 프로그램이 있는 재료 시스템의 물리적 특성을 연구하고 있습니다. 기본 원리가 2002년에 Parkin에 의해 처음 정교해진 이 초기 단계 기술은 자기 나노와이어에서 자기 도메인 벽의 전류 제어 운동을 이용하는 차세대 고체 상태 비휘발성 메모리 장치의 유망한 후보를 나타냅니다. .

자기 해체

초고밀도 저장 용량과 현저하게 향상된 에너지 효율성과 같은 보다 광범위한 상업적 동인은 기본 재료 물리학에 뿌리를 두고 있습니다. 자기 디스크 드라이브(단일 2D 자성체 시트에 데이터 저장)와 실리콘 기반 마이크로 전자공학(로직이 수행되는)의 고유한 2D 구조와 달리 경주 트랙 메모리는 본질적으로 XNUMX차원이라는 사실도 중요합니다. 단결정 실리콘 표면에 제작된 트랜지스터 한 장 사용).

현재 Parkin과 그의 팀은 빠르고 에너지 효율적인 데이터를 위한 수단으로서 잠재적인 유용성을 평가하는 동시에 위상학적으로 보호되고 비공선적 자기 도메인 벽으로 알려진 특정 등급의 자기 나노구조의 근본적인 물리적 특성을 이해하는 데 집중하고 있습니다. 미래의 경마장 메모리 장치로 전송합니다. Parkin은 "우리가 원하는 것은 이러한 자기 질감을 나노스케일까지 이미지화하는 것입니다."라고 설명합니다. "그렇지만 쉽지는 않습니다. 효과적으로 수행할 수 있는 방법이 많지 않습니다."

Parkin의 연구실에서 추구하고 있는 한 가지 접근 방식은 Lorentz 투과 전자 현미경입니다. 이 현미경은 새로운 물리적 행동과 관련된 결정 및 자구 구조를 연구하는 강력한 도구입니다. 그러나 단점은 이 이미징 양식을 사용하려면 과학자가 전자빔이 통과할 수 있도록 샘플의 매우 얇고 전자가 투명한 층상 막을 만들어야 한다는 것입니다. 이는 연구 생산성 및 출력 측면에서 상당한 오버헤드입니다. "시료 준비는 까다롭고 시간이 많이 걸리며 연구 중인 재료를 손상시킬 수도 있습니다."라고 Parkin은 말합니다.

성공을 위한 포지셔닝

반대로, 저온 MFM 이미징의 경우 샘플 준비가 훨씬 더 간단합니다(성장한 샘플을 샘플 홀더에 접착하고 냉각 및 측정 전에 전기적으로 접촉하기만 하면 되므로). 구체적인 측면에서 attoAFM I은 고정된 캔틸레버 아래의 샘플을 스캔하고 섬유 기반 광학 간섭계로 캔틸레버의 편향을 측정하여 샘플 표면의 자기 질감을 재구성합니다(측면 분해능 <30 nm).

현미경은 일련의 XYZ 기계적으로 증폭된 전용 피에조 기반 동안 수 mm 범위에 걸쳐 샘플의 대략적인 포지셔닝을 위한 포지셔너 XYZ 스캐너는 극저온에서도 매우 넓은 스캔 범위를 보장합니다. 결정적으로, 시스템 전체에 비자성 재료를 사용한다는 것은 현미경이 높은 자기장(최대 1.8T)과 함께 저온 MFM 응용 분야(최저 12K)에 이상적으로 적합하다는 것을 의미합니다.

"attocube MFM을 사용하면 넓은 작동 온도 범위[1.8K ~ 최대 300K]에 액세스할 수 있습니다."라고 Parkin은 설명합니다. "마찬가지로 중요한 것은 시스템의 벡터 초전도 자석이 수직, 면내 또는 각도 범위에 관계없이 샘플에 자기장을 적용하는 것이 간단하다는 것을 의미합니다." 유연성은 주어진 것입니다: 따라서 시스템은 단일 솔레노이드, 분할 코일 또는 2D/3D 벡터 자석(적절한 자석 전원 공급 장치 및 초전도 리드 포함)과 같이 사용자가 선택한 초전도 자석을 장착할 수 있습니다.

attocube의 주요 기술 차별화 요소 중 하나는 시료 조작을 위한 나노포지셔닝 단계의 설계 및 개발에서 제조업체의 "전문 기술 및 유산"이라고 Parkin은 말합니다(특허받은 슬립 스틱 원리는 수 mm 및 서브 nm에서 여러 자유도를 제공합니다. 정도). "attoAFM I은 다목적 플랫폼입니다."라고 그는 덧붙입니다. "게다가 attocube는 MFM 헤드, 나노포지셔닝 스테이지, 자석 및 저온 유지 장치를 통합하고 제어 소프트웨어와 함께 전체 시스템을 제조합니다."

마찬가지로 중요한 것은 벤더-고객 관계와 Parkin이 기술 혁신의 협업 모델로 식별한 것입니다. "attocube가 새로운 연구 기회를 활용하기 위해 많은 사전 고려와 고려를 통해 제품을 만든다는 것은 분명합니다."라고 그는 결론을 내립니다. "이러한 방법으로 attocube 제품 개발 팀은 참신한 기기 설계 및 개선에 대한 아이디어가 있을 수 있는 최종 사용자로부터 피드백을 수집하게 되어 기쁩니다."

참여가 모든 것: 최종 사용자의 의견 듣기

Mirko Bacani는 attocube의 선임 제품 관리자입니다. 극저온 기기 포트폴리오, 극저온 나노포지셔너, 자동화된 저진동 저온 유지 장치, 스캐닝 프로브 및 공초점 현미경, "저온 과학"용 측정 도구 등 XNUMX개의 주요 제품 라인으로 구성된 사업부입니다. 여기에서 그는 말한다 물리 세계 최첨단 재료 연구를 촉진하려는 회사의 사명이 어떻게 "과학적 고객의 진화하는 요구 사항에 대한 세부적인 이해로 시작하고 끝나는지".

attocube에서 귀하의 역할은 매일 무엇입니까?

저는 기초 과학의 다양한 문제에 cryo MFM을 적용하는 전문 노하우와 함께 응축 물질 물리학에 대한 연구 배경을 가지고 있습니다. 따라서 저는 극저온 기기를 사용하는 물리학자 및 재료 과학자와 동일한 언어, 사실상 동일한 방언을 사용합니다. 내 업무는 고객의 입장이 되어보는 것이므로 응축 물질 연구의 경향을 분석하고 실험실에서든 회의에서든 과학자들과 대화하여 그들의 기술 요구 사항과 새로운 과학적 탐구 라인을 이해하는 데 많은 시간을 보냅니다. 효과적으로 저는 고객과 사내 제품 개발 팀 사이의 가교 역할을 하며 최종 사용자로부터 "필수 사항"을 전달한 다음 적절한 기술 솔루션 및 제품 구현에 동의합니다.

아토큐브는 제품 개발 및 혁신 측면에서 어떻게 차별화됩니까?

수직 통합은 attocube 가치 제안을 뒷받침합니다. 우리는 상용 기기의 모든 핵심 빌딩 블록을 개발 및 제조하여 구성 요소, 하위 시스템 및 시스템 수준에서 기능 및 품질 보증을 완벽하게 제어할 수 있습니다. 예를 들어 극저온 MFM에서 구현 가능한 기술에는 나노포지셔닝 스테이지, 스캐닝 하위 시스템, 편향 감지 장치, 현미경 하우징 및 저진동 저온 유지 장치가 포함됩니다. 이러한 세분화된 수준의 제어는 제품 개발 로드맵과 지속적인 기술 혁신을 형성하여 엔지니어링 팀이 모듈식 방식으로 고급 제품 기능을 반복하고 궁극적으로 전 세계 연구소에서 "일꾼" 역할을 수행할 수 있는 최적화된 제품을 제공할 수 있도록 합니다.

고객 확보 및 신규 비즈니스에 대한 접근 방식은 어떻습니까?

여기서 다시 한 번, 우리는 모두 물리 과학 분야의 대학원 연구 경험이 있는 일선 판매 엔지니어의 전문 도메인 지식과 전문성을 우선시합니다. 그들의 역할은 판매 그 이상이지만 고객의 과학과 계측 요구 사항을 이해하는 전문 기술 컨설팅입니다. 간단히 말해서 질문 자체를 이해할 필요는 있지만 고객의 연구 질문에 대한 답을 알 필요는 없습니다. 이러한 방식으로 우리는 모든 최종 사용자의 창의성, 독창성 및 상상력을 발휘할 수 있는 지원 기술을 개발할 수 있습니다. 효과가 있는 접근 방식입니다. 많은 신규 고객이 attocube 장비를 사용하는 기존 고객의 성공을 보고 우리를 찾아옵니다.

궁극적으로 최종 사용자와의 긴밀한 관계에 관한 것입니까?

옳은. 예를 들어 모든 극저온 MFM은 고객이 있는 실험실에 설치됩니다. 제품 교육 및 지식 이전에 대한 철저한 접근 방식을 포함하여 설치, 시운전 및 승인 과정은 약 XNUMX일이 소요됩니다. 극저온 기기를 통해 고객에게 지속적인 과학적 영향을 미치도록 하는 attocube 사명의 모든 부분입니다.