Vielä enemmän skyrmioneja

Kaavioesitys magnetoinnista edistyneessä kilparatamuistissa. Skyrmionit (sininen) ja antiskyrmionit (punainen) muodostavat vastaavasti '1' ja '0' bitit.

Magneettiset skyrmionit ovat mikroskooppisesti pieniä pyörteitä, joita esiintyy erityisissä magneettimateriaaliluokissa. Näitä nano-objekteja voitaisiin käyttää digitaalisen datan isännöintiin niiden läsnäolon tai puuttumisen perusteella magneettinauhan jonossa.

Tiedemiesryhmä Maxin Planckin Hallen mikrorakennefysiikan ja Dresdenin kemia fysiikan instituuteista sekä Martin Luther University Halle-Wittenbergista (MLU) on havainnut, että skyrmionit ja antisyrmionit voivat esiintyä rinnakkain samassa materiaalissa tuottaen mahdollisuuden laajentaa niiden ominaisuuksia tallennuslaitteissa.

Lupaava ehdotus yhä kasvavan tallennuskapasiteetin tarpeeseen on magneettinen kilparatamuisti. Se toimisi murto-osalla tavanomaisten tallennuslaitteiden energiankulutuksesta. Se olisi paljon nopeampaa, ja se olisi paljon kompaktimpi ja luotettavampi ", selittää MLU:n professori Stuart Parkin.

Skyrmionit ja antiskyrmionit ovat "vastakkaisia" magneettisia pyörteitä ja viime aikoihin saakka uskottiin, että nämä kaksi erillistä kohdetta voivat esiintyä vain eri materiaaliluokissa. Hallen ja Dresdenin Max Planck -instituuttien ja MLU:n tutkimusryhmä on nyt havainnut, että antisryrmionit ja skyrmionit voivat esiintyä tietyissä olosuhteissa samassa materiaalissa.

Periaatteellisuuden lisäksi tämä havainto mahdollistaa kilparatadatan tallennuksen edistyneen version, jossa bittisekvenssi voitaisiin koodata skyrmioneista ('1' bitti) ja antiskyrmioneista ('0' bitti). Tämä konsepti olisi luotettavampi kuin perinteiset kilparatamuistit.

Skyrmionit ja antiskryrmionit stabiloidaan eri materiaaleissa magneettisella vuorovaikutuksella, joka on sidottu suoraan isäntämateriaalin rakenteeseen. Joissakin materiaaleissa voi muodostua vain skyrmioneita, kun taas toisissa materiaaleissa tämä vuorovaikutus suosii energeettisesti anti-skyrmioneja. Aikaisemmin on jäänyt huomioimatta, että kussakin materiaalissa yksittäiset magneetit ("magneettiset dipolit") ovat myös vuorovaikutuksessa toistensa kanssa dipoli-dipoli-vuorovaikutuksen kautta.

Tämä vuorovaikutus suosii aina skyrmioneja. Tästä syystä jopa "antiskyrnionimateriaaleilla" voi olla skyrmioneja (mutta ei päinvastoin). Tämä tapahtuu edullisesti lämpötilan laskiessa. Kriittisessä siirtymälämpötilassa nämä kaksi erillistä tilaa esiintyvät samanaikaisesti.

Aiheesta aiemmin:

Skyrmioneja huonelämpötilassa

Skyrmionit raviradalle