Kā Latvijas Universitātē notiek magnētiskā lauka izpēte

Apollo
12 komentāri

Pateicoties SIA «Mikrotīkls» ziedojumam, ko administrē LU Fonds, Latvijas Universitātes Fizikas un matemātikas fakultātes Lāzeru centrs un Magnētisku mīkstu materiālu laboratorija ir saņēmuši jaunas iekārtas un programmatūru 44 000 eiro vērtībā, kas tiks izmantotas augstas klases magnētiskā lauka attēlošanas iekārtas uzlabošanai.

Eksperimentālā iekārta

Eksperimentālā iekārta

Foto: LU Fizikas un matemātikas fakultāte

Šis ir lielisks piemērs, kā zinātņietilpīgs uzņēmums palīdz attīstīties zinātnei Latvijā, vienlaicīgi paaugstinot jaunu, uz zinātni balstītu uzņēmumu rašanās iespēju.

Konkrētās eksperimentālās iekārtas pamatuzdevums ir dažādu magnētisku struktūru raksturojošu magnētisko lauku attēlu iegūšana jeb, vienkāršoti runājot, magnētiskā lauka fotogrāfiju vai video iegūšana. Protams, varētu rasties jautājums, kāpēc šāda eksotika ir vajadzīga? Atbilde ir pavisam vienkārša - magnētiskais lauks nav eksotika, tā ir mūsu ikdienas neredzamā, bet vienmēr klātesošā sastāvdaļa.

Vēl jo vairāk - zinātnieki visdažādākajās jomās atrod arvien jaunu informāciju, ko var atklāt, nomērot magnētisko lauku. Šeit kā piemēri minami visdažādākie magnētiskās rezonanses pielietojumi, sākot no bioloģijas un medicīnas un beidzot ar derīgo izrakteņu vai bīstamo vielu meklēšanu.

Pētījuma mērķis ir magnētiskā lauka izpēte, kas spēj raksturot gan magnētiskas mikro un nano struktūras, gan arī magnētiskas plānas kārtiņas. Mikro un nano struktūru izpēte ir svarīga, jo šādi vienkāršotā veidā iespējams iegūt fizikālus modeļus, kas pielietojami arī porainām struktūrām. Tās sastopamas mums visapkārt, sākot no augsnes un iežiem līdz cilvēku kauliem.

Savukārt magnētisku plānu kārtiņu izpēte var palīdzēt dažādu viedo tehnoloģiju attīstībai, kur precīzu plāno kārtiņu īpašību noteikšana var ne tikai ietaupīt ļoti daudz vērtīgu un grūti iegūstamu materiālu, bet arī uzlabot jau zināmu kombināciju efektivitāti.

Reāli iegūta magnētiskā lauka fotogrāfija (pa labi) kopā ar mikroskopā redzamo daļiņu attēlu (pa kreisi)

Reāli iegūta magnētiskā lauka fotogrāfija (pa labi) kopā ar mikroskopā redzamo daļiņu attēlu (pa kreisi)

Foto: LU Fizikas un matemātikas fakultāte

Pašas iekārtas nelielā «sirds» ir kāds plaši pazīstams kristāls, kas tiek izmantots gan juvelierizstrādājumos, gan tehnoloģiskos procesos, proti, dimants. Dimanta plāksnīte ir tikai 2,5x2,5 milimetrus liela, un tās biezums ir tikai 0,2 milimetri, tomēr, salīdzinot ar pētāmo daļiņu izmēriem un magnētisko struktūru raksturīgajiem izmēriem, ar šādu virsmas izmēru ir vairāk nekā pietiekami.

Lai būtu iespējams mērīt magnētisko lauku, dimanta kristāla iekšienē mākslīgi tiek izveidoti piemaisījumi jeb tā sauktie krāsu centri. Šie konkrētie krāsu centri izceļas ar to, ka, tos apstarojot ar zaļu lāzera gaismu, tie spīd sarkani, un, pateicoties enerģētiskās struktūras īpatnībām, pievadot šādai sistēmai mikroviļņu starojumu, iespējams ļoti precīzi noteikt, kādā magnētiskajā laukā krāsu centri atrodas.

Tas izdarāms, izmantojot relatīvi vienkāršu metodi, - mikroviļņus mēs varam vienkārši uzskatīt par enerģiju. Savukārt jau minētie krāsu centri maina attālumu starp saviem enerģētiskajiem līmeņiem atkarībā no tā, kādā magnētiskajā laukā tie atrodas.

Tātad viss, kas ir jāizdara, ir jāuzdod krāsu centram jautājums: vai šī enerģija atbilst attālumam starp taviem enerģētiskajiem līmeņiem? Un šāds jautājums tiek uzdots simtiem reižu, pakāpeniski mainot mikroviļņu frekvenci jeb enerģiju. Paša krāsu centra atbildes arī ir relatīvi vienkāršas - ja enerģija neatbilst magnētiskajam laukam kurā tas atrodas, proti, līmeņi ir citā attālumā viens no otra, tad atbildes vienkārši nav nekādas. Bet, ja enerģija atbilst attālumam starp līmeņiem, tad krāsu centrs sāk spīdēt vājāk. Šo efektu sauc par optiski detektējamo magnētisko rezonansi.

Jau minēto magnētiskā lauka fotogrāfiju vai video iegūšanai palīdz tas, ka šie krāsu centri ir izkaisīti pa visu dimanta kristālu, tātad ir iespējams reģistrēt spīdēšanas intensitāti no katras konkrētās kristāla vietas, kas sniedz iespēju novērot pat ļoti nelielus magnētiskus objektus. Tā tiek iegūti magnētiskā lauka attēli, kas parāda magnētiskā lauka sadalījumu, lielumu un virzienu.

Ziņo redaktoram par kļūdu!



Ziņo redaktoram par dzēšamu komentāru!

 

Laika ziņas

Vairāk

Valūtu kursi

21.08.2017
Ienākt apollo.lv