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

Истребитель дронов Истребитель дронов

Российская компания представила первый в мире беспилотный истребитель дронов

Популярная механика
Был траурным, стал свадебным! Почему сегодня принято выходить замуж в белом Был траурным, стал свадебным! Почему сегодня принято выходить замуж в белом

Как белый из траурного превратился в свадебный и кто этому способствовал

Cosmopolitan
Мы выбираем друг друга не случайно Мы выбираем друг друга не случайно

Выбор партнера предопределен всем предшествующим ходом нашей жизни

Psychologies
Археологи нашли пурпурные ткани времен царя Соломона и воссоздали процесс добычи красителя Археологи нашли пурпурные ткани времен царя Соломона и воссоздали процесс добычи красителя

Исследование окрашенного текстиля времен царя Соломона

N+1
Детективные фильмы и сериалы, в которых никого не убивают Детективные фильмы и сериалы, в которых никого не убивают

Несколько детективных фильмов и сериалов, в которых не огорчают убийствами

Maxim
Как Конан Дойл стал Шерлоком Холмсом, расследовал загадочное убийство и исправил одну из крупнейших судебных ошибок XX века Как Конан Дойл стал Шерлоком Холмсом, расследовал загадочное убийство и исправил одну из крупнейших судебных ошибок XX века

Шерлок им бы гордился

Maxim
Крупным планом: выясняем, за что любить, а за что ненавидеть новую Lada Niva Travel Крупным планом: выясняем, за что любить, а за что ненавидеть новую Lada Niva Travel

Теперь вместо “Шнивы” у нас Lada Niva Travel: уже не пирожок, но все еще Niva

Популярная механика
Биолог — об исчезающих видах, экоциде и предсказании эпидемий Биолог — об исчезающих видах, экоциде и предсказании эпидемий

Сколько существует видов жизни на Земле

РБК
Алло, гараж! Алло, гараж!

Смартфон и кнопочный телефон: как выбрать мобильник для своей мамы или бабушки?

Лиза
“Нам нравится щекотать друг другу мозг” “Нам нравится щекотать друг другу мозг”

Конфликтолог Андрей Кёниг помогает снизить накал страстей в паре

Psychologies
Сонливость днем: причины и способы перестать быть Спящим красавцем Сонливость днем: причины и способы перестать быть Спящим красавцем

Список факторов, провоцирующих дневную сонливость

Playboy
Да Лана вам Да Лана вам

Почему новая пластинка Ланы дель Рей может стать самой токсичной в её карьере

GQ
Посттравматический абсурд Посттравматический абсурд

«Рыцари справедливости» — депрессивная комедия о смысле жизни

Weekend
Антидепрессант остановил разрушение хрящей при остеоартрите Антидепрессант остановил разрушение хрящей при остеоартрите

Пароксетин может стать препаратом для лечения остеоартрита

N+1
Мясное растениеводство Мясное растениеводство

Производством искусственных котлет занялись и стартапы, и крупные агрохолдинги

Forbes
Композитор Игорь Яковенко — о музыкальных шифрах, притворстве и джазе Композитор Игорь Яковенко — о музыкальных шифрах, притворстве и джазе

Композитор Игорь Яковенко — о Бенджамине Бриттене и звуках, которые не замечаешь

РБК
Физики подтвердили полиморфизм льда и открыли лед-XIX Физики подтвердили полиморфизм льда и открыли лед-XIX

Физики нашли новую кристаллическую фазу воды при высоком давлении

N+1
«Черт с ним, с закрытым рестораном, мне было жалко людей»: ресторатор Евгений Ничипурук о лубочной русской кухне и выживании в кризис «Черт с ним, с закрытым рестораном, мне было жалко людей»: ресторатор Евгений Ничипурук о лубочной русской кухне и выживании в кризис

Интервью с ресторатором Евгением Ничипуруком о том, как бизнес пережил кризис

Forbes
К растяжке через расслабление: 5 шагов к гибкости К растяжке через расслабление: 5 шагов к гибкости

Мечтаете сесть на шпагат или встать на мостик?

Psychologies
Правила жизни Милоша Формана Правила жизни Милоша Формана

Режиссер, умер 13 апреля 2018 года в возрасте 86 лет

Esquire
Пять способов борьбы с внутренней тревогой Пять способов борьбы с внутренней тревогой

Как рождается беспокойство и почему оно бывает выгодным для нас?

Psychologies
Укол зонтиком и другие неординарные покушения на жизнь политиков Укол зонтиком и другие неординарные покушения на жизнь политиков

Самые странные покушения на жизнь политиков

Maxim
Пределы риска: почему регуляторы ограничивают массовых инвесторов Пределы риска: почему регуляторы ограничивают массовых инвесторов

Олег Шибанов предостерегает российских инвесторов от риска

Forbes
Александр Рогов — о Бали, мини-юбках не для всех и трендах весны Александр Рогов — о Бали, мини-юбках не для всех и трендах весны

Стилист Александр Рогов — об отдыхе на Бали и отношениях с мамой

Cosmopolitan
TikTok-сообщество создало таблетницу для людей с болезнью Паркинсона: оттуда легко достать таблетку, когда трясутся руки TikTok-сообщество создало таблетницу для людей с болезнью Паркинсона: оттуда легко достать таблетку, когда трясутся руки

Благодаря TikTok создана таблетница для людей с болезнью Паркинсона

VC.RU
Любовь в зрелом возрасте: где и как ее искать? Любовь в зрелом возрасте: где и как ее искать?

Как еще раз построить отношения в зрелом возрасте

Домашний Очаг
Инклюзивный наем: зачем компании берут на работу людей с физическими и ментальными особенностями Инклюзивный наем: зачем компании берут на работу людей с физическими и ментальными особенностями

Что упускает бизнес, с недоверием относящийся к сотрудникам с инвалидностью?

Forbes
Пока все дома Пока все дома

Анджелина Джоли впервые пустила в свой дом журналистов!

Grazia
9 лучших игр для двоих: свежие идеи для домашнего свидания 9 лучших игр для двоих: свежие идеи для домашнего свидания

Хватит залипать в сериалы!

Playboy
Разошлись в показателях: почему KPI часто вредят бизнесу в долгосрочной перспективе Разошлись в показателях: почему KPI часто вредят бизнесу в долгосрочной перспективе

Ключевые показатели эффективности могут сыграть злую шутку с бизнесом

Forbes
Открыть в приложении