Căutarea fenomenului ciudat Skyrmion eșuează, dar găsește un colier de perle magnetice străine

Fizicienii care caută o textură rotativă magnetică rar văzută au descoperit un alt obiect care are trăsăturile sale distinctive, ascuns în structura filmelor magnetice ultra-subțiri, pe care le-au numit cristal rotativ inconsistent.

  • Universitatea din Warwick fizicienii și-au propus să găsească Skyrmions, doar să găsească obiecte aproape identice cu calități distinctive pe care le-au numit cristal rotativ incomensurabil
  • Oamenii de știință au căutat semne de textură de rotație magnetică în materiale ultra-subțiri doar câțiva atomi groși
  • Fizicienii au un interes deosebit în potențialul Skyrmions detectat frecvent pentru măsurătorile lor electrice ambigue și masive.
  • Această nouă descoperire ar putea deschide calea către o nouă bază pentru memoria computerului și tehnologiile de stocare.
Cristal de rotație incorect

Modelul domeniului măsurat al fazei „cristalului de spin nemăsurat”. Credit: Universitatea din Warwick

Fizicienii care caută o textură rotativă magnetică rar văzută au descoperit un alt obiect care are trăsăturile sale distinctive, ascuns în structura filmelor magnetice ultra-subțiri, pe care le-au numit cristal rotativ inconsistent.

O echipă de la Universitatea din Warwick raportează concluziile în jurnal Comunicări despre natură, care ar putea oferi noi posibilități pentru tehnologii precum memoria și stocarea computerului.

Cercetătorii și-au propus inițial să găsească un Skyrmion, o textură rotativă teoretică rotativă magnetică care a existat în special din materiale magnetice și este de mare interes pentru fizicieni datorită proprietăților sale unice și a potențialului pentru o nouă generație de date de stocare. Pentru a le găsi, oamenii de știință caută un comportament anormal al efectului Hall; acest lucru face ca electronii care se mișcă printr-un material conductor să se comporte diferit, măsurat ca rezistivitate.

Pentru a induce acest efect, echipa a creat probe prin combinarea unui film extrem de subțire dintr-un material feroelectric, titanat de plumb, cu un alt film subțire de feromagnet, rutenat de stronțiu. Aceste straturi sunt plane atomic, cu o grosime de doar cinci până la șase unități (3 nanometri).

Model de domeniu simulat de cristal greșit

Modelul de domeniu simulat al fazei „cristalului de spin nemăsurat”. Credit: Universitatea din Warwick

Stratul feroelectric induce un câmp electric care deformează structura atomică a feromagnetului, rupându-i simetria. Folosind microscopia electronică de precizie atomică, au măsurat această defecțiune a simetriei și au putut, de asemenea, să măsoare separat rezistivitatea electrică a materialului și au confirmat prezența unor caracteristici similare cu efectul Topologic Hall, așa cum ar fi de așteptat pentru și Skyrmion.

Cercetătorii au folosit apoi microscopia cu forță magnetică pentru a examina topologia structurii atomice a materialului, care a format o grilă bazată pe dreptunghiuri, nu pe hexagone, așa cum era de așteptat. În acest cadru sunt domenii magnetice în care Skyrmions s-ar găsi ca particule individuale și izolate. În schimb, aceste domenii s-au format mai mult ca perle pe un lanț sau colier, perlele nu ajungând niciodată să formeze un cerc perfect.

Autorul principal Sam Seddon, doctorand la Departamentul de Fizică de la Universitatea din Warwick, a spus: „Odată ce ați făcut o examinare amănunțită a imaginilor, vă dați seama că acest lucru nu arată deloc ca un Skyrmion.

Marin Alexe

Profesorul Marin Alexe de la Departamentul de Fizică de la Universitatea din Warwick. Credit: Universitatea din Warwick

„Un Skyrmion își produce propriul efect Hall complicat și atunci când se observă efecte similare, este adesea tratat ca o semnătură Skyrmion. Am găsit o structură de domeniu foarte îngrijită, la fel cum s-ar forma o rețea Skyrmion, deși sunt„ pur și simplu chirale și nu protejat topologic. Ceea ce arată acest lucru cu testele imagistice în spațiul real este că nu aveți nevoie de un domeniu topologic pentru a provoca un astfel de efect Hall. “

Materialele ferroelectrice și feromagnetice sunt importante pentru tehnologii precum memoria și stocarea computerului. De exemplu, materiale foarte asemănătoare cu titanatul de plumb sunt adesea folosite pentru memoria calculatorului în sistemele electronice auto, datorită robusteții și capacității lor de a funcționa la temperaturi extreme.

Co-autorul Marin Alexe de la Universitatea din Warwick a spus: „Există interes pentru acest tip de interfață între materialele feroelectrice și feromagnetii, cum ar fi noile tipuri de memorie de calculator. Deoarece polarizarea feroelectrică se poate schimba permanent, acest lucru modifică un efect cuantic asupra unui feromagnet și acest lucru ne poate oferi direcție pentru materialele următoarelor computere cuantice. Vom avea nevoie de materiale stabile care să funcționeze la temperaturi extreme, să aibă un consum redus de energie și să poată stoca informații pentru o lungă perioadă de timp, astfel încât toate ingredientele sunt aici.

„Topologia este traducerea anumitor concepte matematice în viața reală și este acum miezul noilor descoperiri în fizică. La Universitatea din Warwick avem o infrastructură extraordinară și avansată care ne permite să abordăm o problemă din punct de vedere teoretic, să vedem structura atomică, să examinăm proprietățile funcționale la temperaturi și câmpuri extreme, în special câmpuri magnetice. Suntem capabili să oferim baze inginerilor pentru a dezvolta noi tehnologii. ”

Referință: „Observarea în spațiul real a cristalelor de spin magnetice induse feroelectric în SrRuO3”De SD Seddon, DE Dogaru, SJR Holt, D. Rusu, JJP Peters, AM Sanchez și M. Alexe, Comunicări despre natură.
DOI: 10.1038 / s41467-021-22165-5

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Nanofibrele centrifugale multifuncționale pun un nou efect asupra măștilor COVID-19

Figura (A) Ilustrația schematică a procesului de producție a nanofibrelor polimerului centrifug polimer multispinning. (B) Nanofibrele polimerice sunt rotite de sistem. O...

Arheologii găsesc dovezi din monumentele de câini domestici din Peninsula Arabică Antică

Situat în regiunea tărâmurilor Alula, în nord-vestul Arabiei Saudite, acest cimitir este acum rar construit pe pământ pentru Arabia Neolitică-Calcolitică și este un ajutor...

Pe măsură ce straturile de gheață s-au topit, nivelul mării a crescut până la 18 metri

Se știe că creșterea nivelului mării datorită schimbărilor climatice este o amenințare majoră. Noile cercetări au arătat că evenimentele anterioare de pierdere a...

Oamenii de știință identifică genele umane care luptă împotriva infecției cu SARS-CoV-2

Vedere microscopică a coronavirusului. Credit: Yeti punctat Cercetările indică controlul genelor care stimulează interferonul SARS-CoV-2 Copie Oamenii de știință de la Sanford Burnham Prebis au...

Noua tehnică „Mașina timpului” dezvăluită pentru măsurarea celulei

Celulele dendritice (roșii / verzi co-colorate) într-un folicul limfoid (fragment de peyer) drenează intestinul (albastru). Credit: Wang Cao și Shengbo Zhang, WEHI Utilizând o...

Newsletter

Subscribe to stay updated.