Hledání zvláštního fenoménu Skyrmion selže, ale najde podivný magnetický perlový náhrdelník

Fyzici při hledání zřídka viditelné magnetické spinové textury objevili další objekt, který nese jeho rysy ukryté ve struktuře ultratenkých magnetických filmů, které označili jako nesouměrný spinový krystal.

  • University of Warwick Fyzici se vydali hledat Skyrmiony, aby našli téměř totožné objekty se speciálními vlastnostmi, které označili jako nevhodné spinové krystaly
  • Vědci hledali známky magnetické spinové textury v ultratenkých materiálech, které byly tlusté jen několik atomů
  • Fyzici mají velký zájem o potenciál skyrmionů, který je často rozpoznán podle jejich nejednoznačných měření elektrické hmotnosti.
  • Tento nový objev by mohl připravit půdu pro nový základ pro technologie paměti a úložiště počítače
Nepřiměřené točení krystalů

Měřený vzor domény fáze „nepřiměřeného spin-krystalu“. Fotografický kredit: University of Warwick

Fyzici při hledání zřídka viditelné magnetické spinové textury objevili další objekt, který nese jeho rysy ukryté ve struktuře ultratenkých magnetických filmů, které označili jako nesouměrný spinový krystal.

Tým z University of Warwick oznámil výsledky v časopise Komunikace přírodykteré by mohly otevřít nové příležitosti technologiím, jako jsou paměť a úložiště počítače.

Vědci se nejprve rozhodli najít skyrmion, vířící magnetickou spinovou strukturu, o které se předpokládá, že existuje v určitých magnetických materiálech a která je skvělá pro fyziky díky svým jedinečným vlastnostem a potenciálu pro novou generaci energeticky účinného ukládání dat. Aby je našli, vědci hledají abnormální chování v Hallově jevu. To způsobí, že se elektrony pohybující se vodivým materiálem chovají odlišně, měřeno jako odpor.

Aby tento účinek vyvolal, tým vytvořil vzorky kombinací extrémně tenkého filmu vyrobeného z feroelektrického materiálu, titaničitanu olovnatého, s dalším tenkým filmem vyrobeným z feromagnetu, stroncia ruthanátu. Tyto vrstvy jsou atomově ploché a pouze pět až šest jednotkových buněk (3 nanometry) tlusté.

Neodpovídající simulovaný vzor domény Spin Crystal

Simulovaný vzor domény fáze „nepřiměřeného spin-krystalu“. Fotografický kredit: University of Warwick

Feroelektrická vrstva indukuje elektrické pole, které narušuje atomovou strukturu feromagnetu a narušuje jeho symetrii. Pomocí atomové přesné elektronové mikroskopie měřili toto narušení symetrie a byli také schopni samostatně měřit elektrickou rezistivitu materiálu a potvrdit přítomnost znaků podobných topologickému Hallovmu jevu, jak by se dalo očekávat u skyrmionu.

Vědci poté pomocí mikroskopie magnetické síly studovali topologii atomové struktury materiálu, která podle očekávání vytvořila mřížku založenou spíše na obdélnících než na šestiúhelnících. V této mřížce existují magnetické domény, ve kterých by se skyrmiony nacházely jako jednotlivé izolované částice. Místo toho byly tyto domény spíše perlami na provázku nebo náhrdelníku, přičemž perly nikdy nevytvářely dokonalý kruh.

Hlavní autor Sam Seddon, postgraduální student na katedře fyziky na Warwickově univerzitě, řekl: „Pokud snímky pečlivě prozkoumáte, zjistíte, že to vůbec nevypadá jako skyrmion.

Marin Alexe

Profesor Marin Alexe z katedry fyziky na Warwick University. Fotografický kredit: University of Warwick

“Skyrmion vytváří svůj vlastní složitý reverbový efekt, a když jsou pozorovány podobné vypadající efekty, je často považován za podpis skyrmionu.” Našli jsme velmi uspořádanou doménovou strukturu, stejně jako by se vytvořila mřížka Skyrmionu, ale jsou prostě chirální a nejsou topologicky chráněni. Pomocí důkazů o zobrazování v reálném prostoru to ukazuje, že k dosažení takového Hallova efektu nepotřebujete topologickou doménu. “

Feroelektrické a feromagnetické materiály jsou důležité v technologiích, jako je paměť a úložiště počítače. Například materiály velmi podobné titaničitanu olovnatému jsou široce používány pro počítačovou paměť v elektronických systémech v automobilech kvůli jejich robustnosti a schopnosti pracovat při extrémních teplotách.

Spoluautor profesor Marin Alexe z University of Warwick řekl: „Existuje zájem o taková rozhraní mezi feroelektrickými a feromagnetickými materiály, jako jsou nové typy počítačové paměti. Protože feroelektrická polarizace může být trvale přepínána, modifikuje to kvantový efekt ve feromagnetu a to by nám mohlo dát směr pro materiály pro další kvantový počítač. Potřebují stabilní materiály, které pracují za extrémních teplot, mají nízkou spotřebu energie a mohou uchovávat informace po dlouhou dobu, takže všechny ingredience jsou zde.

“Topologie je překlad určitých matematických konceptů do reálného života a nyní je jádrem nových objevů ve fyzice.” Na University of Warwick máme výjimečnou a pokročilou infrastrukturu, která nám umožňuje přistupovat k problému z teoretického hlediska, ke studiu atomové struktury, ke studiu funkčních vlastností za extrémních teplot a polí, zejména magnetických polí . Jsme schopni poskytnout technikům základ pro vývoj nových technologií. “

Odkaz: „Pozorování reálného prostoru ferroelektricky indukovaných magnetických spinových krystalů v SrRuO3„Autori: SD Seddon, DE Dogaru, SJR Holt, D. Rusu, JJP Peters, AM Sanchez a M. Alexe, Komunikace přírody.
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

Mimořádný příklad toho, jak voda a led mohou formovat zemi

29. května 2021 Jedna z největších delt na světě je pozoruhodným příkladem toho, jak voda a led mohou formovat pevninu. Delta Yukon-Kuskokswim je jednou z největších...

Prehistorický typ člověka, který byl dříve vědě neznámý

Statická lebka, dolní čelist a temenní pravopis. Fotografický kredit: Tel Avivská univerzita Dramatický objev během izraelských vykopávek Objev nové homo skupiny v této oblasti, která...

Jak vznikla supermasivní černá díra

Výzkum vedený Kalifornskou univerzitou, Riverside poukázal na semeno černé díry vytvořené zhroucením halo temné hmoty. Supermasivní černé díry neboli SMBH jsou černé díry s hmotností...

MIT dosahuje významného pokroku směrem k plné implementaci kvantového výpočtu

Nastavitelná spojka může zapnout a vypnout interakci qubit-qubit. Nežádoucí, zbytkové (ZZ) interakce mezi dvěma qubity jsou eliminovány použitím vyšších úrovní energie v konektoru....

Rakovina prostaty související s obezitou – skutečné rozdělení tělesného tuku se zdá být důležitým faktorem

Tým INRS zkoumá souvislost mezi tělesnou hmotností a rizikem rakoviny. Rakovina prostaty je nejčastější formou rakoviny u kanadských mužů a třetí nejčastější příčinou úmrtí na...

Newsletter

Subscribe to stay updated.