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

Роботы отмечают столетие Роботы отмечают столетие

Слово «робот» придумал чешский художник и литератор Йосеф Чапек

Наука и жизнь
Ешьте на здоровье! Ешьте на здоровье!

Простые способы, которые помогут избавиться от наеденных за зиму килограммов

Добрые советы
6 признаков глупого человека 6 признаков глупого человека

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

Psychologies
Литий-ионные аккумуляторы стали надежнее и эффективнее благодаря кремнию Литий-ионные аккумуляторы стали надежнее и эффективнее благодаря кремнию

Ученые смогли увеличить емкость литий-ионных батареек

Популярная механика
Третий путь левых: мимо Кремля и Навального Третий путь левых: мимо Кремля и Навального

Алексей Сахнин о расколах и вызовах современного левого движения в России

Эксперт
Хрюшки-геймеры: свиньи продемонстрировали интеллект в видеоиграх Хрюшки-геймеры: свиньи продемонстрировали интеллект в видеоиграх

Исследователи обнаружили у свиней умственную и поведенческую гибкость

National Geographic
Разрушение геомагнитного поля 42 000 лет назад вызвало резкое изменение климата Разрушение геомагнитного поля 42 000 лет назад вызвало резкое изменение климата

42 000 лет назад случился настоящий апокалипсис

National Geographic
7 подсказок для тех, кого ранит чужая критика 7 подсказок для тех, кого ранит чужая критика

Случалось ли вам слышать от окружающих, что вы на что-то остро реагируете?

Psychologies
Любовь живет четыре года Любовь живет четыре года

Анн-Софи Пайере раз в четыре года меняет жилье и с нуля создает новый интерьер

AD
Илья Ковальчук: «У нас забрали флаг и гимн – мы будем забирать медали» Илья Ковальчук: «У нас забрали флаг и гимн – мы будем забирать медали»

Хоккеист сборной России: о возвращении на родину и украденной клюшке

GQ
Mazda CX-30: модель минус-сайз Mazda CX-30: модель минус-сайз

Самая обаятельная и привлекательная Mazda CX-30!

Maxim
«Искусство статистики. Как находить ответы в данных» «Искусство статистики. Как находить ответы в данных»

Выводы из данных — процесс «индуктивного умозаключения»

N+1
Можно ли обмануть Face ID с помощью фотографии? Можно ли обмануть Face ID с помощью фотографии?

Безопасно ли использовать камеру и собственное лицо для разблокировки смартфона

CHIP
Из Константинополя в США: история производителя ударных тарелок Zildjian длиной 400 лет Из Константинополя в США: история производителя ударных тарелок Zildjian длиной 400 лет

Zildjan 15 поколений строила компанию и ее ударные покупают музыканты всего мира

VC.RU
Ресторатор Евгений Ничипурук — о русской пивной и проекте братьев Рока Ресторатор Евгений Ничипурук — о русской пивной и проекте братьев Рока

Ресторатор Евгений Ничипурук — это человек-мотор, который все успевает

РБК
«Закупали фены на личную кредитку сотрудника»: как открыть парикмахерскую в разгар пандемии и кризиса «Закупали фены на личную кредитку сотрудника»: как открыть парикмахерскую в разгар пандемии и кризиса

На какие жертвы пришлось идти, чтобы запустить новый бизнес-проект в 2020 году

Forbes
Здоровая ревность: как она помогает сохранить отношения Здоровая ревность: как она помогает сохранить отношения

Психолог: бывает ли здоровая ревность и что делать, если есть причины ревновать

Psychologies
8 способов развить креативное мышление 8 способов развить креативное мышление

Методы, которые помогут быстрее справляться с решением творческих задач

РБК
Найден новый способ делать древесину прозрачной Найден новый способ делать древесину прозрачной

Как сделать древесину прозрачной, чтобы она не потеряла своих свойств?

National Geographic
Дарья Шамина Дарья Шамина

Театр FULCRO — проект выпускников мастерской Фильштинского и режиссера Шаминой

Собака.ru
Отношение масс протона и электрона измерили с помощью спектроскопии холодных молекулярных ионов Отношение масс протона и электрона измерили с помощью спектроскопии холодных молекулярных ионов

Физики измерили отношение масс протона и электрона, остудив их

N+1
Не спать всю ночь и пережить день? Легко! Не спать всю ночь и пережить день? Легко!

Как оставаться бодрой после бессонной ночи?

Cosmopolitan
«Мозг — не для того, чтобы думать». Как на самом деле работает главный орган нашего тела «Мозг — не для того, чтобы думать». Как на самом деле работает главный орган нашего тела

Нейробиолог Лиза Фельдман Баррет дает семь с половиной уроков о мозге

Reminder
Остров-курорт в виде дельфина: новый проект в Саудовской Аравии Остров-курорт в виде дельфина: новый проект в Саудовской Аравии

Этот остров-курорт примет первых гостей уже в 2022 году

National Geographic
Лондонская тюрьма для должников, куда можно было угодить на 30 лет за небольшой долг Лондонская тюрьма для должников, куда можно было угодить на 30 лет за небольшой долг

В середине XIX века в Англии с должниками обращались в высшей степени сурово

Maxim
Почему у собаки холодный нос и другие ответы на самые частые собачьи «почему» Почему у собаки холодный нос и другие ответы на самые частые собачьи «почему»

Ответы на самые часто задаваемые Гуглу вопросы о собаках

Maxim
«Истинный сын американского Юга»: Мэттью Макконахи вспоминает советы мамы и детство в Техасе «Истинный сын американского Юга»: Мэттью Макконахи вспоминает советы мамы и детство в Техасе

Отрывок из дневников актера Мэттью Макконахи

Forbes
31 способ понять, что за человек перед вами 31 способ понять, что за человек перед вами

Несколько особенностей поведения, которые приоткроют тайну личности близкого

Psychologies
За что мы любим персонажей Андрея Мягкова За что мы любим персонажей Андрея Мягкова

Мягков у Рязанова играл советского человека таким, каким он был в своей массе

GQ
Вы считаете себя талантливым человеком? Вопрос дня Вы считаете себя талантливым человеком? Вопрос дня

Участники проекта «Сноб» рассказывают, считают ли они себя талантливыми

СНОБ
Открыть в приложении