Сделан важный шаг на пути к полному управлению магнитными вихрями

НаукаНаука

Физики научились управлять движением магнитных вихрей

Международный коллектив ученых исследовал характеристики движения магнитных вихрей в сверхтонких пленках. Сделан важный шаг на пути к полному управлению магнитными вихрями, а умение ими управлять позволит создать устройства для хранения и передачи информации, более эффективные, чем современные жесткие диски.

Александр Садовников, руководитель проекта, кандидат физико-математических наук, Саратовский государственный университет им. Н. Г. Чернышевского

Топологическая защищенность и малые размеры скирмиона сулят ему роль важнейшего элемента новой электроники

Магнитное и электрическое поля взаимосвязаны — первое порождает второе и наоборот. В проводящих электрический ток пленках толщиной несколько ангстрем при воздействии магнитного поля образуются завихрения, называемые скирмионами. Эти объекты в миллионы раз меньше миллиметра и ведут себя так, словно являются настоящими частицами: могут двигаться и отвечать на изменения магнитного поля. Скирмионы обнаружены недавно. А в традиционных магнетиках давно известны другие магнитные возбуждения — магноны (кванты спиновой волны). Магнон — это один перевернутый спин, путешествующий по кристаллу, в котором все остальные спины смотрят в противоположную сторону. Одним из наиболее интересных и актуальных вопросов в мире магнетизма является поиск режимов взаимодействия магнонов и скирмионов. Эти исследования находятся на стыке двух научных направлений — магноники и скирмионики.

Ангстрем (Å) — внесистемная единица измерения длины, равная десятой части нанометра (10−10 м, или 0,1 нм). Названа в честь шведского физика Андерса Ангстрема

Закон Мура и магноны

Большое число исследований сейчас направлено на решение фундаментальной научной задачи — поиск новых типов носителей и материальных сред для генерации, обработки и передачи сигналов. Как говорят, на создание альтернативной электроники. Согласно международной «дорожной карте» по развитию полупроводниковых технологий, за последние 15 лет выявились границы применимости закона Мура, согласно которому количество транзисторов, размещаемых на кристалле интегральной схемы, удваивается каждые два года. В области цифровых технологий, роботизированных систем и систем обработки данных эта проблема особенно актуальна, поскольку физический предел, когда закон Мура перестает работать, уже достигнут. Не менее важной проблемой при использовании традиционной полупроводниковой элементной базы является высокое тепловыделение, а как следствие необходимость создания охлаждающих станций.

Поэтому актуальной задачей является переход на новую компонентную базу для энергоэффективных систем обработки сигналов на новых физических принципах. Одно из таких направлений — и одно из наиболее перспективных — это магноника, то есть создание новой компонентной базы на основе магнитных возбуждений.

Управление свойствами магнонов возможно в созданных в последнее время многослойных магнонных сетях, представляющих собой топологию планарных связанных магнитных наноструктур. Несомненным преимуществом магнонных сетей является возможность интеграции в полупроводниковые топологии стандартных интегральных микросхем. Это стало возможным благодаря созданию магнитных сред (на полупроводниковых подложках) с малым затуханием спиновых волн, что, в свою очередь, может сыграть ключевую роль в создании устройств нового поколения с повышенной радиационной стойкостью для передовых цифровых систем микроволнового и терагерцового диапазона.

Схематическое изображение скирмионов «разных сортов»

Магноны и скирмионы

Термин «скирмион» введен Тони Скирмом (Tony Skyrme, он конечно, Скайрм, но у нас прижилась буквальная транскрипция) в 1962 году для интерпретации полученного им решения нелинейных уравнений, причем первоначально в теории элементарных частиц. Позднее скирмион проник в физику магнетизма, здесь-то и был обнаружен экспериментально. Сейчас благодаря прогрессу в технологии изготовления и исследования магнитных структур оказывается возможным не только наблюдать формирование скирмионов в магнитных пленках, но и управлять процессами генерации, распространения и взаимодействия скирмионов друг с другом.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Иван Васильевич меняет биографию Иван Васильевич меняет биографию

Как физики расследуют преступления, совершенные сотни лет назад?

Популярная механика
160 лет почти свободы 160 лет почти свободы

9 заблуждений и фактов о крепостном праве

Вокруг света
Неизбежно Неизбежно

12 технологических трендов, которые определяют наше будущее

kiozk originals
Шепотом и криком Шепотом и криком

Игорь Гулин о Геннадии Горе

Weekend
Правила жизни Пэрис Хилтон Правила жизни Пэрис Хилтон

Правила жизни светской львицы Пэрис Хилтон

Esquire
Торт не захочешь! 10 продуктов, которые уберут тягу к сладкому. Мнение диетолога Торт не захочешь! 10 продуктов, которые уберут тягу к сладкому. Мнение диетолога

Как освободиться от сахара?

Cosmopolitan
Зубастые улитки и еще 9 внезапных фактов, чтобы блеснуть в разговоре Зубастые улитки и еще 9 внезапных фактов, чтобы блеснуть в разговоре

Сборник фактов на все случаи и разговоры в жизни

Maxim
В США впервые клонировали вымирающего американского хорька В США впервые клонировали вымирающего американского хорька

Клонирование может повысить генетическое разнообразие вида

N+1
Почему твой бывший совершенно точно «не торт» с точки зрения астрологии Почему твой бывший совершенно точно «не торт» с точки зрения астрологии

Заканчивать отношения всегда непросто, но это не значит, что ты должна страдать

Cosmopolitan
Новый робот борозды не испортит Новый робот борозды не испортит

В сельском хозяйстве хозяйничают роботы и все самые фантастические технологии!

Maxim
История в поколениях История в поколениях

Семейная компания FiNEX отмечает в этом году 20-летие

SALON-Interior
В бирманском янтаре нашли шипастую гусеницу возрастом 100 миллионов лет В бирманском янтаре нашли шипастую гусеницу возрастом 100 миллионов лет

Одна из немногих гусениц, известных из мелового периода

N+1
Будь как Земфира: выходит книга о главном феномене российской музыки ХХI века Будь как Земфира: выходит книга о главном феномене российской музыки ХХI века

Отрывок из книги Ольги Жарковой «Земфира и мы»

Forbes
Не тестируется на животных: кто и на ком проверяет косметику и бытовую химию и при чем здесь этика Не тестируется на животных: кто и на ком проверяет косметику и бытовую химию и при чем здесь этика

Что такое этичное тестирование косметики и бытовой химии и как оно проводится

Популярная механика
Помогает ли зеленый чай похудеть? Правда о популярном напитке Помогает ли зеленый чай похудеть? Правда о популярном напитке

Польза зеленого чая — это миф?

Playboy
Как флешмоб обычных ребят на Reddit обанкротил миллионеров с Уолл-стрит Как флешмоб обычных ребят на Reddit обанкротил миллионеров с Уолл-стрит

Текущий кризис на американской бирже и банкротство крупнейших хеджевых фондов

Maxim
Как перестать учить английский и начать на нём говорить Как перестать учить английский и начать на нём говорить

Знание английского сегодня — ключ к миру

Inc.
А вдруг это рак? Надо ли бояться генетической предрасположенности к онкологии А вдруг это рак? Надо ли бояться генетической предрасположенности к онкологии

Эксперт: следите за здоровьем и не бойтесь новообразований

Cosmopolitan
7 диких развлечений наших предков 7 диких развлечений наших предков

В XIX веке люди умели повеселиться: у тебя нынешнего волосы встанут дыбом

Maxim
Сын вырос и не общается с матерью: почему так происходит Сын вырос и не общается с матерью: почему так происходит

В чем сегодня заключается сыновний долг перед матерью?

Psychologies
«Полезные идиоты» для Путина. Почему Amnesty International забанила Навального «Полезные идиоты» для Путина. Почему Amnesty International забанила Навального

Кремлевская кампания очернения «шовиниста Навального» идет в сетях давно

СНОБ
В 3500-летнем папирусе нашли древнейшее описание процесса мумификации В 3500-летнем папирусе нашли древнейшее описание процесса мумификации

Египтологи обнаружили старейшее из известных руководств по мумификации

N+1
Самые странные вещи, которыми снабжали заключенных в тюрьмах мира Самые странные вещи, которыми снабжали заключенных в тюрьмах мира

О самых странных вещах, которыми в разные времена снабжали заключенных в тюрьмах

Maxim
Астрономы впервые нашли гидрид хрома в атмосфере горячего юпитера Астрономы впервые нашли гидрид хрома в атмосфере горячего юпитера

Ученые изучили атмосферу горячего юпитера WASP-31b

N+1
Самые известные ниндзя в истории Самые известные ниндзя в истории

Имена тех ниндзя, которых удалось поймать

Maxim
«Я не смогла сопротивляться страсти»: Мария Максакова увела Вороненкова из семьи «Я не смогла сопротивляться страсти»: Мария Максакова увела Вороненкова из семьи

Мария Максакова рассказала о своем скандальном браке с Денисом Вороненковым

Cosmopolitan
10 фильмов о плохих парнях, которых мы все обожаем 10 фильмов о плохих парнях, которых мы все обожаем

Все большие девочки обожают плохих парней - особенно в кино

Cosmopolitan
9 признаков, что ты альфа-самец 9 признаков, что ты альфа-самец

Иногда в человеке с первого взгляда чувствуется сильный лидер

Maxim
Бег убивает колени: разбираемся в самой безумной беговой теории заговора Бег убивает колени: разбираемся в самой безумной беговой теории заговора

Как подойти к лету в хорошей форме и на своих двоих

GQ
Искатель жизни: чем уникальна новая марсианская миссия Искатель жизни: чем уникальна новая марсианская миссия

Амбициозные задачи марсохода Perseverance и вертолета Ingenuity

Forbes
Открыть в приложении