Скирмион (магнитный вихрь) размерами 13 нм — путь к трековой памяти

Опубликовано: 19 июля 2018 года

Скирмионы или мельчайшие магнитные вихревые структуры, направление магнитной оси индивидуальных атомов в которых меняется по мере удаления от центра вплоть до полной противоположности — это интересуют учёных уже не первый год.

Скирмион — математическая модель в физике элементарных частиц, применяемая для моделирования барионов. Автор Тони Скайрм (англ. Tony Skyrme).

Прогнозируется, что кроме барионов скирмионы могут возникнуть в конденсате Бозе-Эйнштейна, в сверхпроводниках. Скирмионы также могут описать некоторые хиральные магнитные вихри в тонких слоях магнитных материалов.

Скирмион как устойчивая структура может служить единицей для записи данных на магнитном носителе, и в этом заключается главная практическая ценность проводимых исследований.

Главная особенность скирмиона заключается в возможности воспроизвести его в магнитном материале с меньшими энергетическими затратами, чем в случае изменения намагниченности обычного домена на магнитном носителе жёсткого диска. Происходит это благодаря тому, что векторы атомов в магнитном вихре уже частично и даже полностью развёрнуты в нужную сторону, тогда как в обычном случае приходится менять направление намагниченности на полностью противоположное.

Очевидно, что подобные качества скирмионов заставляют задуматься об использовании мельчайших магнитных вихрей в качестве основы для памяти будущего. Остаётся решить вопросы масштабирования, подобрать материалы и создать условия для формирования устойчивых вихревых структур при комнатных температурах. Что-то из этого решено, пусть частично, что-то требуется решить.

Так, учёные из Университета Небраски-Линкольна (University of Nebraska–Lincoln) смогли закрутить магнитную спираль скирмиона диаметром всего 13 нм. До этого рекордом считался 50-нм скирмион, и дальше дело не шло. Материалом, на котором создан мельчайший магнитный вихрь, остаётся моносилицид марганца (MnSi).

Температура, при котором скирмион оставался стабильным, составила −230 °C.

Интересным явлением также считается возможность перемещения скирмион с помощью электрических имульсов. Это открывает путь к так называемой трековой памяти, когда данные хранятся и считываются с наномасштабных нитей.

В магнитной нити или треке электрический ток способен передавать вихревое состояние (скирмион) от одной группы атомов к другой. Это очевидным образом открывает возможность создания магнитных носителей без механически движущихся частей. Иначе говоря, с высочайшей и недоступной механическим конструкциям надёжностью.

Перспективной, например, считается разработка треков шириной около 20 нм. Опыты группы учёных из Университета Небраски-Линкольна приближают создание подобных систем хранения данных.

По материалам: 3dnews.ru и других открытых источников

См. также: