مقناطیسی قوت مائکروسکوپی: ریس ٹریک میموری آلات کی طبیعیات کی تحقیقات

انتہائی کم آپریٹنگ درجہ حرارت کی انتہا کو اپناتے ہوئے نانوسکل امیجنگ کی حدود کو آگے بڑھانا۔ اس کی طرف سے پیش کردہ بنیادی قدر کی تجویز ہے۔ attocube, تحقیق اور صنعت کے لیے ماہر نینو ٹیکنالوجی کے حل کا ایک جرمن مینوفیکچرر، جب اسکیننگ پروب مائکروسکوپس (SPMs) اور متعلقہ لوازمات کے اس کے پورٹ فولیو کے ڈیزائن، ترقی اور اصلاح کی بات آتی ہے۔

کرائیوجینک آپریشن سے وابستہ پیچیدگیوں کے باوجود، ایٹو کیوب پروڈکٹ ڈیزائن ٹیم کمرے کے درجہ حرارت کے SPM اور انتہائی کم درجہ حرارت کی ایپلی کیشنز کے درمیان فرق کو ختم کرنے کا ارادہ رکھتی ہے۔ مختصراً: ورسٹائل اور استعمال میں آسان SPM آلے کے پلیٹ فارمز کا ادراک جس میں متعدد طریقوں پر محیط ہے، بشمول (لیکن ان تک محدود نہیں) اٹامک فورس مائکروسکوپی (AFM)، conductive-tip AFM، مقناطیسی قوت مائکروسکوپی (MFM)، piezo- رسپانس فورس مائکروسکوپی اور کیلون پروب فورس مائکروسکوپی۔

اس سلسلے میں ایک "لائٹ ہاؤس کسٹمر" ہے۔ اسٹورٹ پارکن، جس کی ٹیم میں میکس پلانک انسٹی ٹیوٹ برائے مائیکرو اسٹرکچر فزکس ہالے، جرمنی میں، نام نہاد "ریس ٹریک میموریز" میں ممکنہ ایپلی کیشنز کے ساتھ میٹریل سسٹمز کی جسمانی خصوصیات کا مطالعہ کرنے کے لیے attocube MFM (ایک attoLIQUID2000 cryostat میں attoMFM اپ گریڈ کے ساتھ ایک attoAFM I مائکروسکوپ) استعمال کر رہا ہے۔ یہ ابتدائی مرحلے کی ٹیکنالوجی، جس کے بنیادی اصول پارکن نے 2002 میں بیان کیے تھے، اگلی نسل کے ٹھوس ریاست، غیر اتار چڑھاؤ والے میموری آلات کے لیے ایک امید افزا امیدوار کی نمائندگی کرتے ہیں جو مقناطیسی نینوائرز میں مقناطیسی ڈومین کی دیواروں کی موجودہ کنٹرول شدہ حرکت کا استحصال کرتے ہیں۔ .

مقناطیسیت ڈی کنسٹرکٹ

یہاں کے وسیع تر تجارتی ڈرائیورز - انتہائی اعلی کثافت ذخیرہ کرنے کی صلاحیت اور نمایاں طور پر بہتر توانائی کی کارکردگی - بنیادی مواد کی طبیعیات میں جڑے ہوئے ہیں۔ کم از کم یہ حقیقت نہیں کہ ریس ٹریک کی یادیں فطری طور پر تین جہتی ہوتی ہیں – دونوں مقناطیسی ڈسک ڈرائیوز کے موروثی 2D ڈھانچے کے برعکس (مقناطیسی مواد کی ایک 2D شیٹ میں محفوظ ڈیٹا کے ساتھ) اور سلیکون پر مبنی مائیکرو الیکٹرانکس (جس میں منطق کی جاتی ہے۔ سنگل کرسٹل سلکان کی سطح پر من گھڑت ٹرانجسٹروں کی ایک شیٹ کا استعمال کرتے ہوئے)۔

ابھی، پارکن اور ان کی ٹیم مقناطیسی نینو اسٹرکچر کے ایک مخصوص طبقے کی بنیادی جسمانی خصوصیات کو سمجھنے پر مرکوز ہے - جسے ٹاپولوجیکل طور پر محفوظ، نان کولینیئر مقناطیسی ڈومین والز کے نام سے جانا جاتا ہے - تیز رفتار اور توانائی کے موثر ڈیٹا کے لیے ایک گاڑی کے طور پر ان کی ممکنہ افادیت کا جائزہ لیتے ہوئے مستقبل کے racetrack-میموری آلات میں منتقلی. پارکن بتاتے ہیں کہ "ہم کیا کرنا چاہتے ہیں ان مقناطیسی ساخت کو نانوسکل تک تصویر بنانا ہے۔ "یہ اتنا آسان نہیں ہے، اگرچہ - اسے مؤثر طریقے سے کرنے کے بہت سے طریقے نہیں ہیں۔"

پارکن کی لیبارٹری میں ایک نقطہ نظر جس پر عمل کیا جا رہا ہے وہ ہے لورینٹز ٹرانسمیشن الیکٹران مائیکروسکوپی – ایک طاقتور ٹول جس کا مطالعہ کرسٹل اور میگنیٹک ڈومین ڈھانچے کے نئے جسمانی رویوں کے ساتھ تعلق ہے۔ تاہم، منفی پہلو یہ ہے کہ امیجنگ کے اس طریقہ کار کے لیے سائنسدان کو نمونے کی بہت پتلی، الیکٹران شفاف لیمینر جھلی بنانے کی ضرورت ہوتی ہے تاکہ الیکٹران بیم گزر سکے - تحقیق کی پیداواری صلاحیت اور آؤٹ پٹ کے لحاظ سے ایک اہم اوور ہیڈ۔ "نمونہ کی تیاری مشکل، وقت طلب ہے اور زیر مطالعہ مواد کو بھی نقصان پہنچا سکتی ہے،" پارکن نوٹ کرتا ہے۔

کامیابی کے لیے پوزیشننگ

اس کے برعکس، کریو ایم ایف ایم امیجنگ کے لیے نمونے کی تیاری بہت آسان ہے (کیونکہ بڑھے ہوئے نمونے کو صرف نمونے کے حامل کے ساتھ چپکانا ہوتا ہے اور ٹھنڈا ہونے اور پیمائش سے پہلے برقی طور پر رابطہ کرنا ہوتا ہے)۔ تفصیلات کے لحاظ سے، attoAFM I ایک فکسڈ کینٹیلیور کے نیچے نمونے کو اسکین کرکے اور نمونے کی سطح کی مقناطیسی ساخت کو دوبارہ تشکیل دینے کے لیے فائبر پر مبنی آپٹیکل انٹرفیرومیٹر کے ساتھ مؤخر الذکر کے انحراف کی پیمائش کرکے کام کرتا ہے (<30 nm کے پس منظر کے ریزولوشن کے ساتھ)۔

خوردبین ایک سیٹ کا استحصال کرتی ہے۔ اب ج کئی ملی میٹر کی حد میں نمونے کی موٹے پوزیشننگ کے لیے پوزیشنرز، جبکہ وقف، میکانکی طور پر بڑھا ہوا پیزو پر مبنی اب ج سکینر کرائیوجینک درجہ حرارت پر بھی اسکین کی ایک بہت بڑی حد کو یقینی بناتے ہیں۔ اہم طور پر، پورے نظام میں غیر مقناطیسی مواد کے استعمال کا مطلب یہ ہے کہ مائکروسکوپ اعلی مقناطیسی فیلڈز (1.8 T تک) کے ساتھ مل کر کم درجہ حرارت والے MFM ایپلی کیشنز (12 K تک) کے لیے مثالی طور پر موزوں ہے۔

پارکن بتاتے ہیں، "اٹوکوب MFM ہمیں وسیع آپریٹنگ درجہ حرارت کی حد [1.8 K سے 300 K] تک رسائی فراہم کرتا ہے۔ "یکساں طور پر اہم، نظام کے ویکٹر سپر کنڈکٹنگ مقناطیس کا مطلب یہ ہے کہ مقناطیسی فیلڈز کو ہمارے نمونوں پر لاگو کرنا بھی سیدھا ہے - چاہے کھڑا ہو، جہاز میں ہو یا زاویوں کی ایک حد پر۔" لچک دی گئی ہے: اس طرح، نظام کو صارف کے سپر کنڈکٹنگ مقناطیس کے انتخاب سے لیس کیا جا سکتا ہے، چاہے وہ سنگل سولینائڈ ہو، سپلٹ کوائلز ہو یا 2D/3D ویکٹر میگنےٹ (بشمول ایک مناسب مقناطیس پاور سپلائی اور سپر کنڈکٹنگ لیڈز)۔

پارکن کا کہنا ہے کہ ایٹو کیوب کے اہم ٹیکنالوجی کے فرق کرنے والوں میں سے ایک، نمونے کی ہیرا پھیری کے لیے نینو پوزیشننگ مراحل کے ڈیزائن اور ترقی میں مینوفیکچرر کی "مہارت اور میراث" ہے (پیٹنٹ شدہ سلپ اسٹک اصول کے ساتھ کئی ملی میٹر پر آزادی کی کئی ڈگری فراہم کرتا ہے اور ذیلی این ایم کے ساتھ۔ درستگی)۔ "AttoAFM I ایک ورسٹائل پلیٹ فارم ہے،" وہ مزید کہتے ہیں۔ "مزید کیا ہے، ایٹو کیوب پورے نظام کو تیار کرتا ہے، ایم ایف ایم ہیڈ، نینو پوزیشننگ اسٹیج، میگنیٹ اور کریوسٹیٹ کو مربوط کرتا ہے، اور کنٹرول سافٹ ویئر کے ساتھ ان سب کو ایک ساتھ بناتا ہے۔"

وینڈر-کسٹمر کا رشتہ اور پارکن ٹیکنالوجی کی جدت کے ایک باہمی تعاون کے ماڈل کے طور پر جس کی شناخت کرتا ہے وہ بھی اتنا ہی اہم ہے۔ "یہ واضح ہے کہ ایٹوکیوب تحقیق کے ابھرتے ہوئے مواقع سے فائدہ اٹھانے کے لیے بہت زیادہ سوچ سمجھ کر مصنوعات تیار کرتا ہے،" وہ نتیجہ اخذ کرتا ہے۔ "اس طرح، attocube پروڈکٹ ڈویلپمنٹ ٹیم اختتامی صارفین سے تاثرات اکٹھا کرنے میں خوش ہے جن کے پاس نئے آلے کے ڈیزائن اور بہتری کے لیے آئیڈیاز ہو سکتے ہیں۔"

مشغولیت سب کچھ ہے: آخری صارف کو سننا

میرکو بیکانی attocube's کے سینئر پروڈکٹ مینیجر ہیں۔ کریوجینک آلات کا پورٹ فولیوایک کاروباری یونٹ جس میں چار اہم پروڈکٹ لائنیں شامل ہیں: کرائیوجینک نانوپوزیشنرز، خودکار کم وائبریشن کرائیو سٹیٹس، سکیننگ پروب اور کنفوکل مائیکروسکوپس، اور "کولڈ سائنس" کے لیے پیمائشی ٹولز۔ یہاں وہ بتاتا ہے۔ طبیعیات کی دنیا کس طرح جدید مواد کی تحقیق میں سہولت فراہم کرنے کے لیے کمپنی کا مشن "سائنسی گاہک کی ابھرتی ہوئی ضروریات کی دانے دار سمجھ کے ساتھ شروع اور ختم ہوتا ہے"۔

ایٹو کیوب میں روزانہ کی بنیاد پر آپ کا کیا کردار ہوتا ہے؟

میرے پاس کنڈینسڈ میٹر فزکس میں تحقیقی پس منظر ہے جس میں بنیادی سائنس میں مسائل کی ایک حد کے لیے کرائیو ایم ایف ایم کے اطلاق میں ماہر جانکاری ہے۔ اس طرح، میں وہی زبان بولتا ہوں – درحقیقت وہی بولی – جو کہ طبیعیات دان اور مادی سائنس دان ہمارے کرائیوجینک آلات استعمال کرتے ہیں۔ میرا کام اپنے آپ کو گاہک کے جوتوں میں ڈالنا ہے، اس لیے میں بہت زیادہ وقت کنڈینسڈ میٹر ریسرچ میں رجحانات کا تجزیہ کرنے اور سائنس دانوں سے بات کرنے میں صرف کرتا ہوں - چاہے ان کی لیبارٹریوں میں ہوں یا کانفرنسوں میں - ان کی ٹیکنالوجی کی ضروریات کو سمجھنے کے لیے سائنسی انکوائری کی ابھرتی ہوئی لائنوں کے مقابلے میں۔ مؤثر طریقے سے، میں صارف اور ہماری اندرون ملک پروڈکٹ ڈیولپمنٹ ٹیموں کے درمیان ایک پُل کے طور پر کام کرتا ہوں، اختتامی صارف سے "لازمی طور پر" بات چیت کرتا ہوں اور پھر مناسب تکنیکی حل اور پروڈکٹ کے نفاذ سے اتفاق کرتا ہوں۔

اٹوکوب مصنوعات کی ترقی اور جدت کے لحاظ سے خود کو کیسے الگ کرتا ہے؟

عمودی انضمام attocube قدر کی تجویز کو کم کرتا ہے۔ ہم اپنے تجارتی آلات میں تمام بنیادی بلڈنگ بلاکس کو تیار اور تیار کرتے ہیں، جو ہمیں جزو، سب سسٹم اور سسٹم کی سطح پر فعالیت اور معیار کی یقین دہانی پر مکمل کنٹرول فراہم کرتے ہیں۔ کریو ایم ایف ایم میں، مثال کے طور پر، ان ٹیکنالوجیز کو فعال کرنے میں نینو پوزیشننگ اسٹیج، اسکیننگ سب سسٹم، ڈیفلیکشن ڈیٹیکشن یونٹ کے ساتھ ساتھ مائکروسکوپ ہاؤسنگ اور کم وائبریشن کریوسٹیٹ شامل ہیں۔ کنٹرول کی وہ دانے دار سطح ہماری پروڈکٹ ڈویلپمنٹ روڈ میپ اور جاری ٹیکنالوجی کی جدت کو شکل دیتی ہے، جس سے ہماری انجینئرنگ ٹیموں کو ماڈیولر انداز میں پروڈکٹ کی جدید خصوصیات کا اعادہ کرنے کی اجازت ملتی ہے اور بالآخر دنیا بھر کی ریسرچ لیبز میں "ورک ہارس" کے کردار کو پورا کرنے کے لیے ایک بہترین مصنوعات فراہم کی جاتی ہے۔

کسٹمر کے حصول اور نئے کاروبار کے بارے میں آپ کے نقطہ نظر کے بارے میں کیا خیال ہے؟

یہاں ایک بار پھر، ہم اپنے فرنٹ لائن سیلز انجینئرز میں ماہر ڈومین کے علم اور مہارت کو ترجیح دیتے ہیں، جن میں سے سبھی فزیکل سائنسز میں پوسٹ گریجویٹ تحقیق کا تجربہ رکھتے ہیں۔ ان کا کردار سیلز سے کہیں زیادہ ہے، حالانکہ، یہ ماہر تکنیکی مشاورت ہے – گاہک کی سائنس اور ان کے آلات کی ضروریات کو سمجھنا۔ آسان الفاظ میں: ہمیں گاہک کے تحقیقی سوالات کے جوابات جاننے کی ضرورت نہیں ہے، حالانکہ ہمیں خود سوالات کو سمجھنے کی ضرورت ہے۔ اس طرح، ہم قابل بنانے والی ٹیکنالوجیز تیار کر سکتے ہیں جو ہمارے تمام صارفین کی تخلیقی صلاحیتوں، آسانی اور تخیل کو کھول دے گی۔ یہ ایک ایسا طریقہ ہے جو کام کرتا ہے: بہت سے نئے گاہک ہمارے پاس آتے ہیں جب وہ attocube آلات کے ساتھ موجودہ گاہکوں کی کامیابی دیکھتے ہیں۔

تو آخر کار یہ آخر صارف کے ساتھ قریبی مصروفیت کے بارے میں ہے؟

درست۔ مثال کے طور پر ہر کرائیو ایم ایف ایم کو گاہک کی موجودگی میں لیبارٹری میں نصب کیا جاتا ہے۔ اس عمل کو - انسٹالیشن، کمیشننگ اور قبولیت - پروڈکٹ کی تربیت اور علم کی منتقلی کے لیے ایک مکمل نقطہ نظر کے ساتھ، تقریباً تین دن لگتے ہیں۔ attocube کے مشن کا تمام حصہ اپنے صارفین کے لیے کرائیوجینک آلات کے ذریعے جاری سائنسی اثرات کو فعال کرنے کے لیے۔