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

Наука побеждать Наука побеждать

Краткое введение в историю и биомеханику смешанных единоборств

Популярная механика
10 душераздирающих фильмов, которые заставят вас плакать 10 душераздирающих фильмов, которые заставят вас плакать

10 чудесных лент, во время просмотра которых мы можете заплакать!

Cosmopolitan
6 признаков глупого человека 6 признаков глупого человека

Как понять, кого нужно избегать? Да и нужно ли на самом деле?

Psychologies
Обмани меня Обмани меня

Амурные аферисты: самые распространенные способы брачного мошенничества

Лиза
«Хрупкость человечества будет обсуждаться еще много лет»: большое интервью Дмитрия Озеркова «Хрупкость человечества будет обсуждаться еще много лет»: большое интервью Дмитрия Озеркова

Дмитрий Озерков — о «новой тактильности» и будущем Дома Радио

Школа Masters
Менуэт Менуэт

Новая парода кошек, названная в честь Наполеона

Weekend
Тайна платка с узором из земляники Тайна платка с узором из земляники

Историю любви и предательства Отелло и Дездемоны не так проста, как кажется

Вокруг света
“Нам нравится щекотать друг другу мозг” “Нам нравится щекотать друг другу мозг”

Конфликтолог Андрей Кёниг помогает снизить накал страстей в паре

Psychologies
Новый контракт: как снизить уровень бедности в России Новый контракт: как снизить уровень бедности в России

В России социальные выплаты не всегда доходят до тех, кто в них нуждается

Forbes
На позитиве: почему нужно есть шоколад на диете На позитиве: почему нужно есть шоколад на диете

Почему шоколад может быть полезен тем, кто желает похудеть

Cosmopolitan
Принцип 80/20 Принцип 80/20

Как достичь большего с наименьшими усилиями

kiozk originals
Гнезда ос помогли выявить старейший наскальный рисунок кенгуру Гнезда ос помогли выявить старейший наскальный рисунок кенгуру

В Австралии около 17300 лет назад впервые нарисовали кенгуру

N+1
«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
Алгоритмы желанности Алгоритмы желанности

Помогает ли «Тиндер» обрести идеальные отношения?

СНОБ
Цена вопросов — $12 млрд Цена вопросов — $12 млрд

Chegg стала самой дорогой компанией США в области образовательных технологий

Forbes
Война с ценами: как российские власти пытаются сломать рынок Война с ценами: как российские власти пытаются сломать рынок

Регулирование цен может нарушить инвестиционные циклы в отрасли

Forbes
Гликемический индекс продуктов: на что влияет и поможет ли похудеть Гликемический индекс продуктов: на что влияет и поможет ли похудеть

Гликемический индекс продуктов надо учитывать тем, кто контролирует свое питание

РБК
Магический реализм Магический реализм

Флоренс Уэлч, солистка Florence + the Machine, околдовала мир своим голосом

Glamour
Анна и молот Анна и молот

Анна Билецкая стала кузнецом и полностью изменила свою судьбу

Вокруг света
Прошла любовь: 10 звездных разводов, которые заставили нас плакать Прошла любовь: 10 звездных разводов, которые заставили нас плакать

Вспоминаем, чьи разводы тронули нас до глубины души.

Cosmopolitan
4 показателя фитнес-браслетов, на которые действительно стоит обращать внимание (их назвали тренеры) 4 показателя фитнес-браслетов, на которые действительно стоит обращать внимание (их назвали тренеры)

Наиболее важные метрики фитнес-браслетов

Playboy
Отрывок из книги Дэвида Дарлинга и Агниджо Банерджи «Эта странная математика» Отрывок из книги Дэвида Дарлинга и Агниджо Банерджи «Эта странная математика»

Парадокс и его магия

СНОБ
Ученые реконструировали ДНК мамонта старше миллиона лет Ученые реконструировали ДНК мамонта старше миллиона лет

Это позволило больше узнать об эволюции шерстистых мамонтов и мамонтов Колумба

N+1
Внутренние революционеры с благими намерениями: почему протесты подтолкнули людей переходить на госслужбу Внутренние революционеры с благими намерениями: почему протесты подтолкнули людей переходить на госслужбу

Что за люди потянулись к госслужбе и чего они хотят на самом деле?

Forbes
«Рыцари справедливости» – фильм-притча, который притворяется боевиком «Рыцари справедливости» – фильм-притча, который притворяется боевиком

«Рыцари справедливости» доказывают, что жизнь – это хаос

GQ
Что представляет собой флот Монголии, не имеющей выхода к морю Что представляет собой флот Монголии, не имеющей выхода к морю

К 1990 году монгольский флот состоял из единственного судна

Maxim
Физики сделали съедобные голограммы из кукурузного сиропа и ванильного экстракта Физики сделали съедобные голограммы из кукурузного сиропа и ванильного экстракта

Ученые исследовали оптические свойства сахарных дифракционных решеток

N+1
«Через 20 лет появятся технологии радикального продления жизни — нужно просто дожить». Антиэйджинг-предприниматели — о том, возможно ли бессмертие «Через 20 лет появятся технологии радикального продления жизни — нужно просто дожить». Антиэйджинг-предприниматели — о том, возможно ли бессмертие

Бессмертие перестало быть чем-то из разряда сказок и ненаучной фантастики

Inc.
8 успешных людей, которые не вставали (и не встают) в пять утра 8 успешных людей, которые не вставали (и не встают) в пять утра

Вовсе не обязательно вставать в рань, чтобы зарабатывать миллионы

GQ
Крушение поезда на мосту через Тэй, крупнейшая железнодорожная авария в истории Великобритании Крушение поезда на мосту через Тэй, крупнейшая железнодорожная авария в истории Великобритании

Поразительно, как много выпало на долю одного моста

Maxim
Открыть в приложении