2,387 research outputs found
Guenther Anders.
No full textDigital ImageThe author Guenther Anders was born on July 12, 1902 in Breslau, the son of William Stern.4607
Design and control of artificial spin ice
No full textDeveloping sustainable and robust data processing technology is an increasingly important global priority in an energy-scarce world where computational resources limit state-of-the-art applications. Power-hungry generative artificial intelligence systems consume vast amounts of energy and are finding important new use cases along with fast-paced technological progress. One strategy for surpassing the bottlenecks of development is to create new and improved materials with properties that help solve the technological challenges in a more energy-efficient manner. Metamaterials are one group of candidate material systems where an engineered micro- or nanostructure can give rise to tunable material properties beyond those available in common compound materials. These metamaterials can help with the posed challenges by offering computation as a property of the substrate itself; in-materio computation. This thesis concerns one specific group of metamaterials: artificial spin ices, which are magnetic systems composed of engineered configurations of nanomagnets. In artificial spin ices, the magnetic dipolar coupling between nanomagnets on a two-dimensional surface is defined by its geometric configurations. Large arrays of these nanomagnets with a vast number of interactions exhibit exotic emergent properties, such as tunable magnetic order and emergent chiralities, and might also exhibit emergent information-processing properties. The thesis aims to offer new methods of understanding, designing, and controlling these systems, and it builds on three papers. The first paper considers how to efficiently model artificial spin ice systems on a large scale, where emergent properties of the materials will manifest. A versatile and efficient simulator is introduced, the foundation of the rest of the work. In the second paper, the transition between two well-known artificial spin ice geometries is introduced, modeled, and investigated experimentally. The magnetization of the nanomagnets in the investigated artificial spin ices order into antiferromagnetic or ferromagnetic order, and we observe regions of metamaterial domains of particular magnetic orders. We find a controllable antiferromagnetic–ferromagnetic order transition by rotating the elements of a square lattice artificial spin ice. The transition is shown to have specific properties, continuity and coupling-dependence, that require a slight modification of the point-dipole simulator to model reliably. The second paper demonstrates experimentally the predictive power of the simulator. The third paper introduces a new method of controlling artificial spin ice. This method relies on details of the switching mechanism of the nanomagnets, represented by an astroid-like characteristic switching curve. Local control is achieved using globally applied magnetic fields that exploit the inherent dynamics present at domain wall boundaries. This technique represents a new way to interact with artificial spin ice systems that rely on the current microstate of the system and selectively evolves the state only at applied field pulses. The dynamics are governed by each field pulse in the sequence and we call the method astroid clocking. Through these three papers, the thesis introduces practical advances in designing and controlling artificial spin ices. These advances are interesting from a fundamental physics perspective and can help discover metamaterial properties useful for energy-efficient and scalable computation
Anders Bodelsen
No full textThis is a short presentation of the main works of the Danish author Anders Bodelsen
Magnetic Ordering in Artificial Spin Ice: Towards Tailormade Magnetic Metamaterials
No full textCMOS-teknologi nærmer seg grensen av Moore's lov, og stadig mer oppmerksomhet blir rettet mot potensielle materialer til bruk i ukonvensjonelle datamaskiner. Utvikling i nanofabrikkeringsteknikker har gitt økt fokus og mer forskning på magnetiske metamaterialer. Kunstig spinn is ("artificial spin ice", ASI) er et magnetisk metamateriale som består av interagerende nanomagneter, som regel plassert på en 2D-overflate. Det har demonstrert fascinerende fenomen og er hevdet å være en kandidat til bruk i ukonvensjonelle datamaskiner. Denne oppgaven foreslår en metode for å generere skreddersydde ASI design basert på evolusjonære algoritmer og analyse av magnetisk ordning.
flatspin, en storskala ASI simulator, ble brukt til å simulere den komplekse dynamikken i ASI gjennom oppvarmings- og nedkjølingsprotokoller. Ordningen av magnetiske momenter etter disse simuleringene ble analysert ved hjelp av en "polar" korrelasjonsfunksjon, utviklet som en del av dette arbeidet, og verktøy fra statistisk mekanikk. Denne "polare" korrelasjonsfunksjonen klarte å diskriminere mellom ASI med og uten magnetisk ordning.
ASI med nanomagneter plassert i periodiske strukturer og med geometrisk uorden ble analysert, med klare variasjoner i korrelasjonslengde mellom ulike geometriske design of temperaturområder. Den kritiske temperaturen og kritiske eksponenten, som karakteriserer den supermagnetiske faseovergangen fra magnetisk ordning til uorden, ble estimert. De avdekket noen gjenstående utfordringer med kalibrering av simulatoren og en del av analysen når de ble sammenlignet med tilsvarende studier gjort på fabrikkerte ASI.
Evolusjonære algoritmer ble brukt til å søke gjennom rommet av mulige ASI design. Nye geometrier ble generert og utviklet basert på sin kritiske temperatur. Den magnetiske ordningen og tilhørende kritiske temperatur varierte mellom ulike ASI design. Potensielle svakheter ved analyser ble diskutert, og konklusjonen innebar et sett med forslag til videre arbeid mot en mer robust metode.As CMOS technology reaches the limit of Moore's law, more attention is directed towards possible materials for unconventional computational devices. Recent developments in nanofabrication techniques have paved the way for research on magnetic metamaterials. Artificial spin ice is a magnetic metamaterial consisting of interacting nanomagnets, often arranged on a two-dimensional surface. It demonstrates fascinating phenomena and has shown to be a promising candidate for applications in unconventional computing. This thesis suggests a methodology for generation of tailormade artificial spin ice designs based on evolutionary algorithms and analyses of magnetic ordering.
flatspin, a large-scale artificial spin ice simulator, was used to simulate the complex dynamics in artificial spin ices during thermal annealing protocols. The ordering of magnetic moments following these simulations were analyzed using a "polar" correlation function, developed as a part of this work, and tools from statistical mechanics. This "polar" correlation function successfully discriminated between artificial spin ices with and without long-range magnetic ordering.
Artificial spin ices with nanomagnets arranged in periodic structures as well as geometrically disordered systems were analyzed, showing clear variations in correlation lengths across different geometric designs and temperature ranges. The critical temperature and critical exponent, characterizing the supermagnetic phase transition from long-range ordering to magnetic disorder, were estimated. They identified remaining challenges with the simulator calibration and a component of the analysis when compared to similar studies on experimentally realized artificial spin ices.
Evolutionary algorithms were used to search the space of artificial spin ice designs. New geometric designs were generated and evolved based on their corresponding critical temperatures. The magnetic ordering and critical temperatures varied across all designs. Potential weaknesses in the analysis were discussed, concluding with a set of suggested next steps towards a more robust methodology
Fabrication of Large Area Artificial Spin Ice Systems
No full textArtificial spin ice (ASI) er en type konstruerte materialer, bestående av magneter av nanostørrelse som har fått mye oppmerksomhet det siste tiåret. Fordi vekselvirkninger mellom nanomagnetene skaper magnetisk frustrasjon og magnetiske monopoler, har det blitt foreslått å bruke ASI som basis for en ny type datamaskin med stor kapasitet til å lagre og håndtere data, og samtidig bruke lite kraft.
For å oppnå komputasjon med høy hastighet, trengs store mengder magnetiske interaksjoner. Dette oppnås ved å lage ASIer med stort areal. Derfor er fremstillingen av, og de magnetiske egenskapene til, ASIer med stort areal et interessant, men så langt lite studert forskningsområde. Målet med denne studien er derfor å optimere en metode for fremstilling av store ASIer basert på elektronstrålelitografi, og å produsere en stor prøve for å vurdere denne metoden. Vurderingen gjøres ved avbildning med skanningelektronmikroskopi og en analyse av magnetisk reversering med foner magnetometri. En god metode for å fremstille store ASI-systemer vil gi muligheter for å utforske de magnetiske egenskapene til ASI-systemer.
Prosessen ble optimert ved å teste fem prosess-steg uavhengig av hverandre: resistløsningen, standard områdedose, metallisering ved elektronstråledamping, lift-off og opplinjering av skrivefelt. Optimeringen av metalliseringsmetoden viste seg å være den viktigste for kvaliteten til de ferdig mønstrede prøvene. Dette er fordi deponering av metall på sidene av magnetene, som et resultat av parametre i metalliseringsprosedyren, påvirker enkeltmagnetenes dimensjoner og hemmer lift-off. Det ble også observert et misforhold mellom magnetenes lengder og bredder for alle områdedoser, som kan justeres i maskedesignprosessen for framtidige prøver for å forbedre magnetstørrelser.
Magnetmønstre av høy kvalitet ble fremstilt ved den optimerte metoden, med unntak av noen forskyvninger i mønsteret som skyldtes urenheter i elektronstrålelitografisystemet, og noen feil hvor hele eller deler av magneter manglet. Fullstendige og korrekt utformede magneter er nødvendige for at de magnetiske egenskapene til ASI-systemt skal fungere som forventet. Til framtidige fremstillinger foreslås det derfor en forbedring av rengjøringen og oppbevaringen av prøvene, og bedre vedlikehold av elektronstrålelitografisystemet.
For den store prøven ble det vist at den magnetiske reverseringen skjedde i to separate steg, hvilket er i overensstemmelse med beskrivelser i andre studier. Dette funnet indikerer at de to delgitterene i mønsteret virker uavhengig av hverandre på tross av sammenhengende magneter. Høyt støysignal førte til noe utydelige resultater, og bør reduseres slik at den magnetiske reverseringen og andre magnetiske egenskaper i systemene kan studeres i detalj.
For framtidig fabrikasjon av ASI-systemer med stort areal er det spesielt viktig å effektivisere elektronstrålelitografiprosessen og sikre nøyaktig sammenføying av skrivefeltene. Når de magnetiske egenskapene ved ASI-systemer på denne størrelsen studeres, bør instrumenter med høy sensitivitet, som SQUID-magnetometri, benyttes
Fabrication of Supermagnetic Metamaterials
No full textDe siste årene har studier innen magnetiske metamaterialer funnet tegn på supermagnetisme i enkelte magnetsystemer, noe som gjør feltet attraktivt både for forskning og framtidig teknologi. For å muliggjøre bruken av disse materialene i teknologi behøves forskning i hvordan man kan utvikle og skreddersy supermagnetiske egenskaper til å passe utallige krav og parametere. Frem til nå har mesteparten av forskningen foregått på liten skala, som kun gir informasjon om lokal mikrostruktur. Målet for dette arbeidet er å lage prøver som inneholder nok magnetisk materiale til å karakterisere prøven med større tradisjonelle måleverktøy. Disse resultatene vil kunne gi informasjon om den generelle magnetiske makrostrukturen.
Dette arbeidet fabrikerer og undersøker monodomene disker mønstret i kvadratisk gittergeometri som danner et todimensjonalt XY-spin system. Større områder med mønstret Permalloy ble fabrikkert med elektronlitografi og resist avløftning, og senere undersøkt med et Foner-magnetometer ved romtemperatur. Fabrikasjonsprosessen ble optimalisert for de ønskede parameterne ved det magnetiske mønsteret.
Vi observerer at det utvidede kvadratgitteret ikke avgir magnetisk respons som passer med den forventede superantiferromagnetiske tilstanden, men heller ser ut til å være i den superferromagnetiske tilstanden. Nærmere undersøkelser tilsier at det er mulig en elliptisitet i diskene interagerer med gitterstrukturen for å danne en uforventet magnetisk respons. Som følge av disse resultatene anbefales det videre forskning i supermagnetiske XY-spin system som inkluderer introduserte defekter for å undersøke hvordan disse kan brukes som vilkår for å lage skreddersydde magnetiske responser og muligens nye supermagnetiske tilstander
Fabrication of Supermagnetic Metamaterials
No full textDe siste årene har studier innen magnetiske metamaterialer funnet tegn på supermagnetisme i enkelte magnetsystemer, noe som gjør feltet attraktivt både for forskning og framtidig teknologi. For å muliggjøre bruken av disse materialene i teknologi behøves forskning i hvordan man kan utvikle og skreddersy supermagnetiske egenskaper til å passe utallige krav og parametere. Frem til nå har mesteparten av forskningen foregått på liten skala, som kun gir informasjon om lokal mikrostruktur. Målet for dette arbeidet er å lage prøver som inneholder nok magnetisk materiale til å karakterisere prøven med større tradisjonelle måleverktøy. Disse resultatene vil kunne gi informasjon om den generelle magnetiske makrostrukturen.
Dette arbeidet fabrikerer og undersøker monodomene disker mønstret i kvadratisk gittergeometri som danner et todimensjonalt XY-spin system. Større områder med mønstret Permalloy ble fabrikkert med elektronlitografi og resist avløftning, og senere undersøkt med et Foner-magnetometer ved romtemperatur. Fabrikasjonsprosessen ble optimalisert for de ønskede parameterne ved det magnetiske mønsteret.
Vi observerer at det utvidede kvadratgitteret ikke avgir magnetisk respons som passer med den forventede superantiferromagnetiske tilstanden, men heller ser ut til å være i den superferromagnetiske tilstanden. Nærmere undersøkelser tilsier at det er mulig en elliptisitet i diskene interagerer med gitterstrukturen for å danne en uforventet magnetisk respons. Som følge av disse resultatene anbefales det videre forskning i supermagnetiske XY-spin system som inkluderer introduserte defekter for å undersøke hvordan disse kan brukes som vilkår for å lage skreddersydde magnetiske responser og muligens nye supermagnetiske tilstander.In recent years, it has been found that a magnetic metamaterial can display signs of supermagnetism, making them a point of interest for both research and possible technological applications. To facilitate the use of these materials in future technologies, investigations into the engineering and tailoring of supermagnetic properties are necessary. Through these investigations, important parameters and requirements for specific properties can be identified. Until now, most research has been devoted to small-scale experiments, which only describes local microscopic composition. The goal of this project is to create samples containing sufficient magnetic material to be characterized by larger-scale traditional methods of magnetic measurement. These measurements will produce data that regards the macroscopic, effective, magnetic arrangement.
This work creates and studies larger patterns of square lattice nanodisks in the single-domain state, which forms a 2D XY-spin system. Large arrays of square lattice single-domain Permalloy disks were fabricated by electron beam lithography and a lift-off process, and subsequently measured in a vibrating sample magnetometer at room temperature. The fabrication process was fine-tuned to the desired parameters of the magnetic system.
We observe that the extended square lattice does not produce the expected superantiferromagnetic state but rather displays signs of superferromagnetism. Investigations suggest that the disk ellipticity and the lattice anisotropy may be interacting to form an unpredicted supermagnetic response. Following this finding, we suggest that further research into magnetic XY-spin systems should include deliberate pattern defects to understand how these may be utilized as a tailoring parameter to create novel magnetic responses and possibly new supermagnetic states
Binnenstedelijk ontwikkelen moet op alle fronten anders
No full textBinnenstedelijke (her)ontwikkeling moet vraaggerichter, goedkoper, flexibeler en sneller, anders loopt de stedelijke vernieuwing compleet vast. Ook ambities vergen aanpassing. Dit artikel laat de urgentie van dit probleem zien, maar schetst vooral hoe het anders moet en kan, met een focus op actuele discussiepuntenReal Estate and HousingArchitectur
Practicum, net even anders
No full textPracticum; dertig leerlingen doen in vijftig minuten allemaal dezelfde handelingen, verzamelen dezelfde data waarbij ze hopelijk tot dezelfde conclusie komen. Het practicum blijftdaarmee wel beperkt tot het zelfstandig data verzamelen en het trekken van die ene conclusie. Kan dat niet anders? Door het centraal delen van data blijft er tijd over voor een centrale discussie. In dit artikel zet ik uiteen hoe dit principe bij diverse practica toegepast kan worden.ImPhys/Practicum suppor
Partnering as a strategy to approach new markets : case Anders Inno
No full textThis thesis was done for Anders Inno Oy, a Finnish small and medium sized enterprise from Turku, interested in widening their operations by approaching international markets.
This thesis was based on the applied thesis model. The purpose of this thesis was to analyse the process of partnering as a strategy in the case of Anders Inno Oy with a strong focus on trust and commitment as part of the partnering process. The research method was to investigate and analyse the factors of commitment and trust in partnerships and implement partnering as a potential strategy for Anders Inno to approach the German markets.
The first part of this thesis was to briefly illustrate the case background and circumstances of the starting situation of the project at the time the author was assigned. The second part consisted out of discussing partnering in general, as well as the part of commitment and the relationship between trust and commitment in particular. The third part was to evaluate the partnering approach by its general adaptability to this case, distinctions in its application and matters of general application to a case.
The research process of this thesis showed that partnering can bring a lot advantages to companies when understood in the right way and implemented accordingly. The main conclusions were that partnering could be the ideal strategy for reaching previously unattainable markets. However, dependent on mutual willingness and need and therefore not always easily establish able
- …
