Новости космоса и технологий. » Нанотехнологии » Наноструктуры с уникальным свойством

Наноструктуры с уникальным свойством

Опубликовал: Admin, 25-09-2020, 01:02, Нанотехнологии, 99, 0

Наноструктуры с уникальным свойством

Наноразмерные вихри, известные как скирмионы, могут быть созданы во многих магнитных материалах. Впервые исследователям из PSI удалось создать и идентифицировать антиферромагнитные скирмионы с уникальным свойством: критические элементы внутри них расположены в противоположных направлениях. Ученым удалось визуализировать это явление с помощью рассеяния нейтронов. Их открытие - важный шаг на пути к разработке потенциальных новых приложений, таких как более эффективные компьютеры. Результаты исследования опубликованы сегодня в журнале Природа .

Является ли материал магнитным, зависит от спина его атомов. Лучше всего думать о вращении как о минутных магнитах. В кристаллическая структура где атомы имеют фиксированные позиции в решетке, эти спины могут быть расположены крест-накрест или выровнены все параллельно, как копья римского легиона, в зависимости от индивидуального материала и его состояния.

При определенных условиях можно генерировать крошечные вихри в корпусе спинов. Они известны как скирмионы. Ученые особенно заинтересованы в скирмионах как в ключевом компоненте будущих технологий, таких как более эффективное хранение и передача данных. Например, они могут использоваться как биты памяти: a скирмион может представлять собой цифровой, а его отсутствие - цифровой ноль. Поскольку скирмионы значительно меньше, чем биты, используемые в обычных носителях данных, плотность данных намного выше и, возможно, также более энергоэффективна, а операции чтения и записи также будут быстрее. Таким образом, скирмионы могут быть полезны как при классической обработке данных, так и в передовых квантовых вычислениях.

Другой интересный аспект приложения заключается в том, что скирмионы можно создавать и управлять ими во многих материалах с помощью электрического тока. «С существующими скирмионами, однако, сложно систематически перемещать их из точки А в точку Б, поскольку они склонны отклоняться от прямого пути из-за присущих им свойств», - объясняет Оксана Захарко, руководитель исследовательской группы PSI.

Работая с исследователями из других институтов, доктор Захарко и ее команда создали новый тип скирмиона и продемонстрировали уникальную особенность: внутри их критические спины расположены в противоположных направлениях. Поэтому исследователи описывают свои скирмионы как антиферромагнитный .

По прямой от А до Б

«Одним из ключевых преимуществ антиферромагнитных скирмионов является то, что ими намного проще управлять: если приложить электрический ток, они движутся по простой прямой линии», - комментирует Захарко. Это главное преимущество: для того, чтобы скирмионы были пригодны для практического применения, должна быть возможность выборочно манипулировать ими и позиционировать их.

Ученые создали новый тип скирмиона, превратив его в специальный антиферромагнитный кристалл. Захарко объясняет: «Антиферромагнетизм означает, что соседние спины находятся в антипараллельном расположении, другими словами, один направлен вверх, а другой - вниз. Так что то, что первоначально наблюдалось как свойство материала, мы впоследствии идентифицировали также и в отдельных скирмионах».

Еще необходимо сделать несколько шагов, прежде чем антиферромагнитные скирмионы станут достаточно зрелыми для технологического применения: исследователям PSI пришлось охладить кристалл примерно до минус 272 градусов Цельсия и применить чрезвычайно сильное магнитное поле в три тесла, что примерно в 100000 раз превышает силу магнитного поля Земли. поле.

Рассеяние нейтронов для визуализации скирмионов

И исследователям еще предстоит создать индивидуальные антиферромагнитные скирмионы. Чтобы проверить крошечные вихри, ученые используют Швейцарский источник нейтронов расщепления SINQ в PSI. «Здесь мы можем визуализировать скирмионы, используя Рассеяние нейтронов Если у нас их много в регулярной структуре в определенном материале», - объясняет Захарко.

Но ученый настроен оптимистично: «По моему опыту, если нам удастся создать скирмионы с регулярным выравниванием, кому-то скоро удастся создать такие скирмионы индивидуально».

В исследовательском сообществе существует общее мнение, что, как только отдельные антиферромагнитные скирмионы могут быть созданы при комнатной температуре, их практическое применение не за горами.


Источник


У данной публикации еще нет комментариев. Хотите начать обсуждение?

Написать комментарий
Имя:*
E-Mail:
Введите код: *
Кликните на изображение чтобы обновить код, если он неразборчив


Поиск по сайту
Полезные ссылки
Оцените работу сайта

TEHNONEWS

Новости космоса технологий нанотехнологий физики и химии