تُستخدم تقنية الرنين المغناطيسي الإلكتروني (EPR) على نطاق واسع في مجالات الكيمياء والفيزياء والطب وعلوم المواد لتوصيف البنية الإلكترونية للجزيئات والشوائب المغناطيسية. ولهذا تطبيقات مهمة في دراسة الجذور الحرة العضوية وغير العضوية والمراكز الملونة في البلورات وأكسدة الأنسجة والتأريخ الأثري. يتطلب إجراء الرنين المغناطيسي الإلكتروني الماسح على نطاق النانو (EPR) ثلاثة عناصر أساسية: أولاً، يلزم وجود مجال مغناطيسي ثابت وتدرج مجال مغناطيسي؛ ثانيًا، يلزم وجود مجال مغناطيسي بتردد لاسلكي (RF) يمكنه إحداث انتقالات الدوران؛ أخيرًا، يلزم وجود طريقة كشف حساسة لقياس الطاقة التي يمتصها الدوران.
في الآونة الأخيرة، قام البروفيسور كارلوس أ. جونزاليز جيريز وفريقه من قسم الفيزياء والفيزياء التطبيقية في جامعة ماساتشوستس بمقارنة اقتران الدوران لمرنانات الميكروويف مع اقتران الدوران الناتج عن التجاويف المغناطيسية (المغناطيسات الحديدية المشبعة وحالات التدفق المغناطيسي المغلقة)، بهدف إثبات أنه يمكن استخدام نوى الدوامة كمسبارات EPR نانوية المسح، وقد طور الفريق طريقة لربط الأقراص المغناطيسية الحديدية بدوائر فائقة التوصيل لتحليل موضع الدورات الفردية الموزعة على سطح الأقراص المغناطيسية الحديدية مكانيًا، مما يسلط الضوء على إمكانات حالات التدفق المغناطيسي المغلقة.
في الآونة الأخيرة، قام البروفيسور كارلوس أ. جونزاليز جيريز وفريقه من قسم الفيزياء والفيزياء التطبيقية في جامعة ماساتشوستس بمقارنة اقتران الدوران لمرنانات الميكروويف مع اقتران الدوران الناتج عن التجاويف المغناطيسية (المغناطيسات الحديدية المشبعة وحالات التدفق المغناطيسي المغلقة)، بهدف إثبات أنه يمكن استخدام نوى الدوامة كمسبارات EPR نانوية المسح، وقد طور الفريق طريقة لربط الأقراص المغناطيسية الحديدية بدوائر فائقة التوصيل لتحليل موضع الدورات الفردية الموزعة على سطح الأقراص المغناطيسية الحديدية مكانيًا، مما يسلط الضوء على إمكانات حالات التدفق المغناطيسي المغلقة.
تظهر النتائج أنه باستخدام Py، يمكن تحقيقه عند 2 π × تم الكشف عن قطرات صغيرة من 0.3 أتوليت على سطح 2002 نانومتر مربع، تحتوي على 2 دوران لكل نانومتر مربع. بالإضافة إلى ذلك، يمكن مسح قلب الدوامة بسهولة بواسطة مجال مغناطيسي خارجي لفحص المجهر الماسح EPR. يمكن لمبدأ استخدام تيار الدوران غير المبدد أيضًا تحقيق نفس التأثير، ويمكن تحقيق المجهر EPR القائم على الدوامة بدون أي مجال مغناطيسي خارجي. تنشأ حساسية الدوران العالية من حجم الوضع الصغير للرنين الجيروسكوبي، وهو مستقل عن معلمات المادة مثل مغناطيسية التشبع. هذه الخاصية، إلى جانب إمكانية استخدام أوضاع الدوامة عالية التردد، تجعل من الممكن تحقيق اقتران مغناطيسي دوراني كبير جدًا.
نتائج المحاكاة باستخدام Py
باختصار، يمكن أن تحقق تجاويف الدوامة النانوية أيضًا اقترانًا قويًا مع جزيئات الدوران الفردية، مع تطبيقات محتملة في التوسط في تفاعلات البتات الكمية أو تنفيذ بروتوكولات قراءة البتات الكمية.
