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

Невымирающий вид Невымирающий вид

Lada Niva Travel – уже не пирожок, но все еще Niva

Популярная механика
Ботан стал мачо: как изменились звезды сериала Ботан стал мачо: как изменились звезды сериала

Как сейчас выглядят звезды «Простых истин» и чем они занимаются

Cosmopolitan
Мозг, память и чтение: как стать умнее и знать больше других Мозг, память и чтение: как стать умнее и знать больше других

Ученые сделали вывод, что объем памяти мозга человека составляет 1 петабайт

Популярная механика
Наследственные признаки Наследственные признаки

Дизайнеры отвечают на вопрос: цитировать отцов-основателей или создавать свое?

Vogue
Ловушка самоуспокоения: почему мы в нее попадаем и как оттуда выбраться Ловушка самоуспокоения: почему мы в нее попадаем и как оттуда выбраться

Тревожные мысли порой одолевают каждого

Psychologies
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
История одной катастрофы: Павел Табаков и Михаил Ефремов в сериале «Полет» История одной катастрофы: Павел Табаков и Михаил Ефремов в сериале «Полет»

«Полет» — сериал о внутренней катастрофе и кризисе

Forbes
У Лукоморья труп зеленый. О чем на самом деле рассказывается в добрых детских сказках У Лукоморья труп зеленый. О чем на самом деле рассказывается в добрых детских сказках

Ты даже не представляешь, какие детские сказки читали наши прапрапрадеды

Maxim
Валерия: «Удивляет все, что происходит на сцене» Валерия: «Удивляет все, что происходит на сцене»

Валерия все успевает и всегда остается молодой, красивой и безупречно элегантной

Лиза
Футбольный провидец: как Лионель Месси разгадал парадокс времени Футбольный провидец: как Лионель Месси разгадал парадокс времени

Глава из книги Мэтью Сайеда «От лучшего к величайшему», посвященная Месси

Forbes
Они настоящие Они настоящие

Александр Цыпкин выяснил, чего ждут женщины от современных мужчин

Cosmopolitan
10 фильмов, в которых актеры любили друг друга по-настоящему 10 фильмов, в которых актеры любили друг друга по-настоящему

От любви сыгранной до любви настоящей - один шаг, особенно в кино

Cosmopolitan
Чувствует ли улитка боль: почему наше восприятие других живых существ так ограничено Чувствует ли улитка боль: почему наше восприятие других живых существ так ограничено

Глава из книги Николая Кукушкина «Хлопок одной ладонью» о мышлении и мозге

Forbes
Государственный крой Государственный крой

Как идеи перестройки и вкусы одной женщины повлияли на стиль президента СССР

GQ
Приготовиться к взлету: как можно стать частным пилотом в России Приготовиться к взлету: как можно стать частным пилотом в России

Что нужно, чтобы стать пилотом, и как научиться управлять самолетом

Forbes
Гадание на датасетах Гадание на датасетах

Может ли машинное обучение предсказать свое будущее?

N+1
Как пить соджу: секреты употребления популярной корейской водки Как пить соджу: секреты употребления популярной корейской водки

Рассказ о традиционном корейском алкогольном напитке

Playboy
Что вы стеснялись спросить: 5 неудобных вопросов к Skoda Octavia Что вы стеснялись спросить: 5 неудобных вопросов к Skoda Octavia

Skoda Octavia — это самый практичный автомобиль за свои деньги

РБК
Карта: средний рост мужчин в разных странах мира. Как думаешь, Россия — страна карликов или великанов? Карта: средний рост мужчин в разных странах мира. Как думаешь, Россия — страна карликов или великанов?

Найди страну, на жителей которой ты можешь смотреть свысока!

Maxim
Чего не хватает российским учёным, чтобы делать прорывные проекты, и почему они вынуждены уходить в коммерцию Чего не хватает российским учёным, чтобы делать прорывные проекты, и почему они вынуждены уходить в коммерцию

Почему в России трудно продавать наукоёмкий продукт

Inc.
Telegram Павла Дурова выпускает бонды: что с этим не так Telegram Павла Дурова выпускает бонды: что с этим не так

Стоит ли инвестировать в бонды Telegram и о чем не говорит Павел Дуров

Forbes
Голливудский ГУЛАГ Голливудский ГУЛАГ

Михаил Трофименков о «Мавританце» — истории политического заключенного XXI века

Weekend
«Мы забросили русское искусство!» Что Мягков думал о современном российском кино «Мы забросили русское искусство!» Что Мягков думал о современном российском кино

Андрей Мягков, его отношение к кино, железные принципы и большая любовь

Cosmopolitan
Парни поделились главными вещами, которым их научили отцы Парни поделились главными вещами, которым их научили отцы

Эти отцовские уроки запоминаются на всю жизнь

Playboy
Новый альбом Земфиры «Бордерлайн»: что о нем думают психологи Новый альбом Земфиры «Бордерлайн»: что о нем думают психологи

Психологи — о том, как они воспринимают альбом Земфиры «Бордерлайн»

Psychologies
Плесень, прах и тлен от Ренаты Литвиновой. Рецензия на фильм «Северный ветер» Плесень, прах и тлен от Ренаты Литвиновой. Рецензия на фильм «Северный ветер»

Певица смерти и роскоши, греха и стиля неожиданно сняла фильм про Россию

СНОБ
Роман Должанский: По России с любовью. Сад камней. Нерехта Роман Должанский: По России с любовью. Сад камней. Нерехта

Очерк Романа Должанского о старинном городе Нерехта

СНОБ
5 причин, по которым нам нужен секспросвет 5 причин, по которым нам нужен секспросвет

Зачем нашим детям нужно половое воспитание и почему оно не приведет к «разврату»

Cosmopolitan
Управляя гневом Управляя гневом

Чему Кэри Маллиган научилась у своей новой героини?

OK!
Пористый полимерный каркас позволил мышам эффективней нарастить мышечные клетки Пористый полимерный каркас позволил мышам эффективней нарастить мышечные клетки

Ученые предложили использовать пористый материал в тканевой инженерии

N+1
Открыть в приложении