กระแสน้ำวน ผนังโดเมน และปรากฏการณ์แม่เหล็กอื่นๆ มีพฤติกรรมที่ซับซ้อนและเป็นพลวัต แต่ข้อจำกัดในเทคโนโลยีการถ่ายภาพทำให้นักวิจัยไม่สามารถสังเกตสิ่งเหล่านี้ในมิติมากกว่าสองมิติได้ นักวิทยาศาสตร์ในสหราชอาณาจักรและสวิสเซอร์แลนด์ได้ค้นพบวิธีหลีกเลี่ยงอุปสรรคนี้แล้ว ตามที่นักฟิสิกส์Claire Donnellyซึ่งเป็นผู้นำความพยายามร่วมกับเพื่อนร่วมงานที่
University of Cambridge, ETH Zurich และ Swiss
Light Source เทคนิคใหม่ของพวกเขาจะช่วยให้นักฟิสิกส์เข้าใจอย่างลึกซึ้งถึงวิธีการทำงานของวัสดุแม่เหล็ก 3 มิติและวิธีการควบคุมสำหรับการใช้งานในอนาคต . การเปลี่ยนแปลงในการสะกดจิตของวัสดุเกิดขึ้นในระดับนาโนทั้งในเวลาและพื้นที่ การวัดรายละเอียดเล็กๆ น้อยๆ ที่เปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วเหล่านี้เป็นสิ่งที่ท้าทาย ดังนั้น
โดยทั่วไปแล้วนักวิทยาศาสตร์จะจำกัดการศึกษาของพวกเขาให้อยู่ในกลุ่มตัวอย่างแบบเรียบ ในขณะที่การถ่ายภาพสามมิติได้แสดงให้เห็นเมื่อเร็วๆ นี้โดยใช้เทคนิคต่างๆ เช่น X-ray, นิวตรอนและเอกซ์เรย์อิเล็กตรอน ภาพที่ได้รับจะคงที่และไม่แสดงว่าโครงสร้างแม่เหล็กมีวิวัฒนาการอย่างไรเมื่อเวลาผ่านไป
เหตุผลหนึ่งที่ทำให้ยากต่อการจับภาพการเปลี่ยนแปลงของสนามแม่เหล็กในสามมิติก็คือการสะกดจิตสามารถชี้ไปในทิศทางใดก็ได้ ซึ่งหมายความว่าเมื่อศึกษาตัวอย่างวัสดุแม่เหล็ก 3 มิติ การวางแนวของตัวอย่างตามแกนการหมุนของตัวอย่างจะต้องเปลี่ยนระหว่างทางผ่านการวัดเพื่อวัดองค์ประกอบเชิงพื้นที่ทั้งสาม (x,y,z) ของการสะกดจิต
หัววัดเอ็กซ์เรย์พลังงานสูง ไม่ใช่เรื่องง่ายที่จะทำ ดังนั้น Donnelly และเพื่อนร่วมงานจึงใช้รังสีเอกซ์ซิงโครตรอนพลังงานสูงระยะสั้นและเร็วเพื่อสำรวจสถานะแม่เหล็กของโครงสร้างแม่เหล็ก 3 มิติ (ไมโครดิสก์ของแกโดลิเนียมโคบอลต์ในกรณีนี้) ในทิศทางที่ต่างกัน เทคนิคนี้ซึ่งทีมงานได้ขนานนามว่า laminography แม่เหล็กที่แก้ปัญหาด้วยเวลา ช่วยให้พวกเขาสามารถวัดว่าสถานะแม่เหล็กมีวิวัฒนาการอย่างไรเพื่อตอบสนองต่อสนามแม่เหล็กที่แกว่งไปมาซึ่งนักวิจัยได้ซิงโครไนซ์กับความถี่ของพัลส์รังสีเอกซ์
ด้วยอัลกอริธึมการสร้างใหม่ที่พัฒนาขึ้นเป็นพิเศษ
ทีมงานจึงได้รับชุดข้อมูลการวัดเจ็ดมิติ: สามมิติสำหรับตำแหน่งของสถานะการทำให้เป็นแม่เหล็ก สามมิติสำหรับทิศทางและหนึ่งครั้งสำหรับหนึ่งครั้ง ผลที่ได้คือแผนที่ของไดนามิกการสะกดจิตสำหรับขั้นตอนเวลาที่แตกต่างกันเจ็ดขั้นตอนโดยเว้นระยะห่างเท่าๆ กันใน 2 ns โดยมีความละเอียดชั่วขณะ 70 picoseconds และความละเอียดเชิงพื้นที่ 50 นาโนเมตร
ในบางวิธี Donnelly กล่าวว่าแนวทางของทีมคล้ายกับการตรวจเอกซเรย์คอมพิวเตอร์ (CT) ซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับการถ่ายภาพ 3 มิติในหลายพื้นที่ รวมถึงการสแกน CT ในโรงพยาบาล Laminography เกี่ยวข้องกับการวัดการฉายภาพ 2 มิติของโครงสร้างแม่เหล็กสำหรับทิศทางต่างๆ ของตัวอย่าง ที่สำคัญ แกนหมุนของไมโครดิสก์ที่วัดไม่ได้ตั้งฉากกับลำแสงเอ็กซ์เรย์ ดังนั้นทีมจึงสามารถเข้าถึงองค์ประกอบเชิงพื้นที่ทั้งสามของทิศทางการทำให้เป็นแม่เหล็กได้
สู่อุปกรณ์เทคโนโลยียุคใหม่
นักวิจัยได้เห็นภาพไดนามิกของการสะกดจิตสองประเภทหลักในการทดลองของพวกเขา: การเคลื่อนที่ 3 มิติของกระแสน้ำวนแม่เหล็กที่เคลื่อนที่ไปมา และ precession ของเวกเตอร์การสะกดจิต ก่อนหน้านี้มีการสังเกตการเคลื่อนไหวของโครงสร้างดังกล่าวในสองมิติเท่านั้น
แม่เหล็กนาโนรูปโดนัททำให้เกิดสถานะการสะกดจิตแบบใหม่
เทคนิคใหม่นี้สามารถช่วยให้นักวิจัยเข้าใจวัสดุแม่เหล็กได้ดีขึ้น Donnelly กล่าว โครงสร้างที่รู้จักกันดี เช่น แม่เหล็กถาวรและวัสดุอุปนัย ทั้งที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในการตรวจจับและการผลิตพลังงาน สามารถศึกษาได้เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพ Donnelly เสริมว่ายังมีความสนใจเพิ่มขึ้นในโครงสร้างนาโนแม่เหล็กแบบ 3 มิติ ซึ่งคาดการณ์ว่าจะมีคุณสมบัติและฟังก์ชันใหม่ที่สมบูรณ์ซึ่งยากจะบรรลุผลในโครงสร้างแบบ 2 มิติ เช่นเดียวกับการให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับฟิสิกส์ของปรากฏการณ์ต่างๆ เช่น ความเร็วของผนังโดเมนสูงพิเศษและผลกระทบของแมกนีโต-ไครัล โครงสร้างนาโนเหล่านี้อาจเป็นพื้นฐานของอุปกรณ์เทคโนโลยีรุ่นใหม่ ซึ่งช่วยเพิ่มอัตราการถ่ายโอนข้อมูลและความหนาแน่นในการจัดเก็บข้อมูล
การสังเกตยืนยันว่าเหล็กเป็นกลางถูกผลิตขึ้นใน WASP-76b ในช่วงที่ร้อนที่สุดของวัน แต่มีปริมาณธาตุเหล็กน้อยกว่ามากในตอนกลางคืน โดยรวมแล้ว การสังเกตเหล่านี้ชี้ให้เห็นว่าเหล็กที่เป็นกลางในบรรยากาศของ WASP-76b จะควบแน่นในตอนกลางคืนเพื่อก่อตัวเป็นเมฆของหยดของเหลว ซึ่งเป็นรูปแบบที่เสถียรที่สุดของอะตอมของเหล็กที่รวมตัวกันใหม่ สิ่งนี้อาจทำให้เหล็กหลอมเหลวตกลงมาบนดาวเคราะห์นอกระบบในตอนกลางคืน ก่อนที่จะถูกทำให้เป็นละอองอีกครั้งในตอนกลางวัน ในอนาคต ทีมงานของ Ehrenreich หวังว่ากระบวนการนี้จะเข้าใจในรายละเอียดมากขึ้นผ่านแบบจำลองสภาพภูมิอากาศโลก 3 มิติ
เป็นที่ทราบกันดีว่าการฉายรังสีสร้างความเสียหายต่อระบบภูมิคุ้มกัน โดยการศึกษาเมื่อเร็วๆ นี้เชื่อมโยงลิมโฟพีเนียที่เกิดจากการฉายรังสี (การสูญเสียเซลล์ลิมโฟไซต์ เซลล์เม็ดเลือดขาวที่เกี่ยวข้องกับการตอบสนองของภูมิคุ้มกัน) กับการรอดชีวิตที่ไม่ดีหลังการรักษาด้วยรังสี เพื่อให้เข้าใจมากขึ้นว่าการฉายรังสีส่งผลต่อเซลล์เม็ดเลือดขาวที่ไหลเวียนอย่างไร นักวิจัยจากMGH / Harvard Medical Schoolได้พัฒนาแบบจำลองการไหลเวียนของเลือดแบบคำนวณ 4 มิติ เพื่อคำนวณปริมาณเลือดในระหว่างการฉายรังสี ( Phys. Med. Biol. 10.1088/1361-6560/ab6c41 )
นักวิจัยคนแรก Abdelkhalek Hammiกล่าวว่า “แบบจำลองการไหลเวียนของเลือดมีจุดมุ่งหมายเพื่อประเมินปริมาณรังสีไอออไนซ์ต่อกระแสเลือดที่ไหลเวียนในระหว่างการรักษาด้วยรังสีบำบัดแบบแยกส่วน “สิ่งนี้จะช่วยปรับปรุงความเข้าใจของเราเกี่ยวกับผลกระทบของรังสีที่มีต่อระบบภูมิคุ้มกันของผู้ป่วยและการเกิดขึ้นของต่อมน้ำเหลืองที่เกิดจากรังสี”
