Nový hrot pre mikroskop magnetických síl

Mikroskopia magnetických síl (MFM) je technika, ktorá umožňuje zobraziť mapu magnetického poľa vzorky s veľmi vysokým rozlíšením. Naši kolegovia nedávno navrhli nový odolnejší typ hrotu s magnetickým vírom.

V štandardnej MFM sa využíva ostrý hrot pokrytý tenkou magnetickou vrstvičkou, ktorý je umiestnený na konci pružného nosníka. Počas merania hrot v tesnej blízkosti skenuje povrchy vzorky a reaguje na zmeny magnetického poľa vzorky. Táto interakcia so vzorkou sa prejavujú v podobe malých výchyliek nosníka, čo sa vyhodnocuje pomocou laserového lúča. Aby hrot zobrazil magnetické pole čo najvernejšie,  býva jeho špička tenká len 50-70 nm. Takáto ostrá špička je však značne krehká a náchylná na opotrebovanie alebo zlomenie.
Výskumníci zo skupiny mikromagnetizmu na ElÚ SAV nedávno publikovali návrh nového odolnejší typ hrotu v tvare cylindra, pričom na jeho vrchole je umiestnený feromagnetický disk (FMD hrot). Takýto disk má zaujímavú vlastnosť – je v ňom prítomný magnetický vír. To znamená, že jeho magnetizácia je zatočená v rovine disku avšak v jadre víru vystupuje mimo rovinu disku. Túto úzko lokalizovanú zložku magnetizácie disku využívame na interakciu s meranou vzorkou. Výhodou je, že priemer jadra víru je iba 20 nm, vďaka čomu hrot poskytuje dobré rozlíšenie. Zároveň sa vyznačuje väčšou mechanickou odolnosťou a teda dlhšou životnosťou. V minulých prácach sme sa zamerali na možnosti zlepšenia rozlíšenia FMD hrotu pomocou stabilizácie jadra víru a hrot sme testovali na submikrometrových magnetických doménach. V aktuálnej práci hrot využívame na skenovanie veľkých plôch s väčšími doménami a zistili sme, že FMD hrot poskytuje iný typ magnetickej mapy v porovnaní s komerčnými MFM hrotmi. V článku porovnávame rôzne magnetické snímky a pomocou simulácií objasňujeme dôvod prečo FMD hrot zvýrazňuje prevažne hranice doménových stien.

Popis obrázku: Magnetické mapy vzorky s kolmou magnetizáciou získané s komerčným MFM hrotom (vľavo) a FMD hrotom (vpravo).

Zdroj: MFM tip with a ferromagnetic disk-shaped apex for large domain scanning https://ieeexplore.ieee.org/document/10243051