剑桥大学 再现重建的3D磁结构的快照
信用:克莱尔唐纳利 科学家们开发了一种三维成像技术，可以观察磁体的复杂行为，包括比人类头发细几千倍的快速波动和“龙卷风”
来自英国剑桥大学和格拉斯哥大学、苏黎世联邦理工学院和瑞士保罗·舍勒研究所的研究小组使用他们的技术观察了磁化强度的表现，这是第一次在三维空间进行
这项技术被称为时间分辨磁分层成像，可以用来理解和控制新一代数据存储和处理用新型磁体的行为
该结果发表在《自然纳米技术》杂志上
磁体广泛应用于数据存储、能源生产和传感器等领域
为了理解为什么磁铁会有这样的行为，理解它们的磁化结构以及这种结构对变化的电流或磁场的反应是很重要的
“到目前为止，还不可能真正测量出磁体对三维磁场变化的反应，”博士说
来自剑桥卡文迪许实验室的克莱尔·唐纳利是这项研究的第一作者
“我们只能在薄膜中观察到这些行为，薄膜本质上是二维的，因此不能给我们一个完整的图像
" 学分:剑桥大学 然而，从二维到三维是非常复杂的
磁性行为的建模和可视化在二维中相对简单，但在三维中，磁化可以指向任何方向并形成图案，这就是磁铁如此强大的原因
唐纳利说:“不仅知道这种磁化形成什么样的模式和结构很重要，而且了解它对外部刺激的反应也很重要。”
“从基本观点来看，这些反应很有意思，但对于技术和应用中使用的磁性设备来说，它们至关重要
" 研究这些响应的主要挑战之一与磁性材料与如此多的应用如此相关的原因有关:磁化强度的变化通常非常小，并且发生得非常快
磁性结构——所谓的畴结构——表现出几十到几百纳米的特征，比人类头发的宽度小几千倍，通常在十亿分之一秒内对磁场和电流做出反应
现在，唐纳利和她来自保罗·舍勒研究所、格拉斯哥大学和苏黎世联邦理工学院的合作者开发了一种技术，可以观察磁体内部，观察其纳米结构，以及它如何在三维空间中以所需的大小和时间尺度响应变化的磁场
学分:剑桥大学 他们开发的技术，时间分辨磁层成像，使用被称为同步加速器x光的强x光从不同方向探测纳米尺度的磁性状态，以及它如何响应快速交变磁场而变化
然后，使用专门开发的重建算法获得最终的7维数据集(3维为位置，3维为方向，1维为时间)，提供具有70皮秒时间分辨率和50纳米空间分辨率的磁化动态图
研究人员用他们的技术看到的就像纳米尺度的风暴:随着磁场的变化，波浪和龙卷风会左右移动
这些龙卷风或漩涡的运动，以前只在二维空间观察过
研究人员用传统的磁铁测试了他们的技术，但是他们说这也可以用于开发展示新型磁性的新型磁铁
这些新型磁体，如三维打印纳米磁体，可以用于新型高密度、高效率的数据存储和处理
唐纳利说:“我们现在可以研究新型系统的动力学，这些系统可能会开发出我们从未想过的新应用。”
“这个新工具将帮助我们理解和控制他们的行为
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