» » » Экспериментаторы впервые смогли зарегистрировать хопфионы в естественном материале

Экспериментаторы впервые смогли зарегистрировать хопфионы в естественном материале

Направления движения спинов в кольце хопфиона в представлении художника / © Philipp Rybakov, Uppsala University

Ученые из Швеции, Германии и Китая смогли наблюдать в естественном материале предсказанные десятилетия назад квазичастицы — трехмерные магнитные хопфионы. Это открытие способно резко продвинуть спинтронику, дав устройствам на ее основе возможности, отсутствующие у современной электроники, пишет издание Naked science.

В науке есть область, которая занимается исследованиями особого вида электроники, где для передачи, получения и обработки данных используется не столько сам электрон, сколько его спин. Говоря проще, важен не заряд электрона, а направление его спина — собственного момента импульса. Эта область называется спинтроникой. Одна из ее главных задач — производство спинтронных материалов, с помощью которых можно будет создавать миниатюрные устройства с высокой скоростью работы и низким энергопотреблением. Последнее особенно важно, потому что традиционная электроника уперлась в физические ограничения и дальнейший рост ее скорости резко замедлился.

В последние годы важным предметом исследования спинтроники был магнитный скирмион. Это квазичастица, которая, по сути, представляет собой топологически устойчивый магнитный вихрь. Скирмион открыли больше 10 лет назад в тонких слоях магнитных материалов, он оказался исключительно плоской двумерной «структурой».

Чуть позже исследователи в серии экспериментов доказали, что двумерные скирмионы могут «порождать» трехмерный магнитный вихрь, другие квазичастицы — хопфионы. Они чем-то напоминают скрученные струны в форме пончика.

Чем же так «притягательны» хопфионы? Физики предполагают, что, в отличие от «двумерных» скирмионов, «трехмерные» хопфионы при движении не дрейфуют внутри наноустройства. Это значит, что последние квазичастицы более стабильны и потому лучше подходят для переноса данных.

Долгое время исследователям не удавалось экспериментально подтвердить, что магнитные хопфионы действительно существуют в природе. Эти квазичастицы наблюдали только в синтетических материалах (искусственно созданных человеком).

Международной команде физиков, наконец, удалось это доказать. Ученые впервые увидели их в наномасштабе в кристаллах тонких пластин FeGe (из железа и германия) типа B20, причем в стабильном состоянии. Разглядеть и зарегистрировать квазичастицы помогли просвечивающая электронная микроскопия и голография. Результаты работы опубликованы в журнале Nature.

 Микрофотография кольца хопфиона на пластине FeGe толщиной 180 нанометров, сделанная с помощью просвечивающей электронной микроскопии Лоренца / © Fengshan Zheng, Forschungszentrum Jülich

«По сравнению со скирмионами хопфионы обладают дополнительной степенью свободы благодаря своей трехмерности и таким образом могут перемещаться в трех, а не в двух измерениях. Конечно, многие из интереснейших свойств этой квазичастицы еще предстоит открыть, и пока трудно делать какие-либо прогнозы о применении хопфионов в спинтронике», — объяснил Филипп Рыбаков из Уппсальского университета (Швеция), один из авторов исследования.

Ученые пояснили, что их результаты открывают новые возможности в экспериментальной физике. Например, теперь будет легче выявлять кристаллы, в которых хопфионы находятся в стабильном состоянии, а также изучать то, как эти квазичастицы взаимодействуют с электрическим током и током спинов электронов.



ДРУГИЕ НОВОСТИ

Комментарии

Информация
Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.
САМОЕ ЧИТАЕМОЕ / КОММЕНТИРУЕМОЕ
  1. Новый MINI Cooper вышел в версии с ДВС
  2. Покупка душевой кабины: ключевые моменты выбора
  3. Названо лучшее фото дикой природы по версии зрителей
  4. Палеонтологи открыли новый вид птерозавров юрского периода
  5. На Большом адронном коллайдере используют робопса для контроля радиации
  6. Volkswagen прекратил выпуск лифтбека Arteon
  7. «Автотор» запускает собственный бренд «АмберАвто»
  8. Геологи нашли объяснение разломов в Тихоокеанской плите
  9. Патогенные для человека бактерии выжили в марсианских условиях
  10. Toyota готовит новый RAV4. Это будет не электрокар
Как работать на себя с 2023 года? Вот что рассказали в МНС
Как работать на себя с 2023 года? Вот что рассказали в МНС
В Министерстве по налогам и сборам сообщили, что сейчас готовится проект постановления правительства и там будет определен Читать далее
В каких случаях водитель должен брать с собой медсправку?
В каких случаях водитель должен брать с собой медсправку?
Новшества касаются в том числе и перечня документов, которые обязан возить с собой водитель. Читать далее
Все новости
Галерея