Struktury ve tvaru květů o velikosti pouhých pár mikrometrů vyrobené ze slitiny niklu a železa mohou koncentrovat a zesilovat lokální magnetická pole. Intenzitu jejich působení na magnetické pole lze ovlivnit geometrií květu a počtem „okvětních lístků“. Jde o magnetický metamateriál, který by mohl v blízké budoucnosti zvýšit citlivost magnetických senzorů a snížit energii nezbytnou k vytvoření lokálních magnetických polí.
Anna Palauová ze španělského Ústavu materiálových věd v Barceloně (ICMAB — Institut de Ciencia de Materials de Barcelona) a její kolegové vyvinuli speciální metamateriál, který pod rastrovacím elektronovým mikroskopem připomíná nepatrné květy. Jejich okvětní plátky tvoří proužky feromagnetické slitiny niklu a železa. Tyto mikrokvěty lze vytvořit s rozmanitou geometrií, v různých rozměrech a také s rozličným počtem a šířkou okvětních plátků.
Díky specificky tvarovaným mikrostrukturám lze dosáhnout soustředění siločar vnějšího magnetického pole do centra zařízení, což značně zesílí lokální magnetické pole.
Magnetické chování mikrokvětů lze nastavit právě pomocí jejich geometrie, například tvaru, velikosti a počtu jejich okvětních plátků. Výsledkem je, že mikrokvěty mohou zvýšit citlivost magnetorezistivního senzoru až o více než dva řády.
Vědci testují své mikrokvěty v německém synchrotronu na měkké rentgenové záření BESSY II (Berlin electron storage ring society for synchrotron radiation) v Hamburgu, kde používají zařízení pro rentgenovou fotoemisní elektronovou mikroskopii XPEEM (X-ray photoemission electron microscopy). V rámci experimentů umisťují doprostřed mikrokvětů tyčinku z kobaltu, která slouží jako senzor magnetického pole mikrokvětů.
Schematické znázornění typického magnetického metapovrchu použitého pro koncentraci magnetického pole s uvedením hlavních geometrických parametrů a orientace aplikovaného magnetického pole (A); SEM snímek skutečného zařízení v falešných barvách s 10 okvětními lístky, nulovou mezerou, Ri = 10 μm, Ri = 10 μm a R0 = 50 μm (B) © ACS Nano 2025
Mikromagnetické simulace znázorňující mechanismy řídící koncentraci magnetického pole v metapovrchu s 10 okvětními lístky R0 / Ri 3,5. Pro přehlednost je zobrazena pouze levá část zařízení (pravá část je v podstatě zrcadlovou verzí distribuce domén). Horní panely odpovídají distribuci magnetických domén v MFC bez okvětních lístků, slouží jako reference a umožňují nám pochopit mechanismy fungující v přítomnosti okvětních lístků (spodní panely). Velikost aplikovaného pole odpovídá projekci podél osy X © ACS Nano 2025
Stanislav Mihulka, upravil a doplnil Michael Málek