بحث Skyrmion الثوري: طفرة في تخزين البيانات!

بحث Skyrmion الثوري: طفرة في تخزين البيانات!

حقق الباحثون في جامعة يوهانس غوتنبرغ ماينز (JGU) تقدمًا كبيرًا في دراسة عمليات الذوبان في الهياكل المغناطيسية ثنائية الأبعاد. تركيزك الرئيسي هو على Skyrmions ، هياكل دوامة مغناطيسية صغيرة توفر إمكانات كبيرة لتخزين البيانات. وقد نشرت نتائج هذه الدراسة الرائدة مؤخرا في المجلة تكنولوجيا النانو الطبيعة نشرت.

وباستخدام مجهر كير المغناطيسي البصري، تمكن العلماء من مراقبة عملية ذوبان شبكات Skyrmion بالتفصيل. ولا يحدث هذا كالمعتاد من خلال زيادة درجة الحرارة، بل من خلال تغيير متحكم فيه في المجال المغناطيسي. تذوب الشبكة في خطوتين حاسمتين: أولاً، تفقد الترتيب الترجمي، بينما تظل السكيرميونات في بنية شبكية. بعد ذلك، يحدث فقدان الاتجاه، مما يؤدي إلى تفكك الشبكة بالكامل.

أهمية skyrmions

تم تقديم Skyrmions في الأصل بدءًا من عام 1958 لشرح التفاعل القوي بين البروتونات والنيوترونات والبيونات. افترض الفيزيائي توني سكيرمي أن هذه الجسيمات تعمل كدوامات في حقول البيون. ومع ذلك، بحلول عام 1965 تقريبًا، أصبح من الواضح أن البروتونات والنيوترونات مصنوعة من الكواركات، مما جعل نموذج Skyrmion عفا عليه الزمن في الفيزياء النووية. ومع ذلك، منذ الثمانينيات فصاعدًا، تم استخدام هذا المصطلح مرة أخرى في فيزياء الحالة الصلبة وفيزياء الجسيمات، ولا سيما من قبل إدوارد ويتن وما يسمى بنماذج الأكياس للهدرونات.

إن سلوك السكيرميونات، التي تتصرف مثل الجسيمات أو أشباه الجسيمات ذات الكتلة المحدودة، مثير للاهتمام بشكل خاص. تُظهر الأبحاث الحالية وجود سكيرميونات مستقرة حتى في درجة حرارة الغرفة وتسلط الضوء على إمكانية استخدام هذه الهياكل في تخزين المعلومات بسرعة. إن قدرتها على تمكين كثافات بيانات أعلى، وتوفير إمكانية الوصول السريع للقراءة والكتابة، وكفاءة استخدام الطاقة، تجعلها جذابة بشكل خاص لمستقبل تقنيات البيانات.

مناهج ونتائج البحوث المبتكرة

تعد أحدث نتائج الأبحاث جزءًا من مشروع أكبر تدعمه ERC Synergy Grant 3D MAGiC ومبادرة أبحاث راينلاند بالاتينات. يقود البروفيسور الدكتور ماتياس كلوي، مدير منطقة ملف تعريف TopDyn في جامعة JGU، الفريق الذي يعمل بشكل مكثف على طوبولوجيا وديناميكيات Skyrmions. لا يمكن لملاحظاتهم أن تعزز فهمنا لعمليات الذوبان فحسب، بل ستكون أيضًا حاسمة لتطوير تقنيات تخزين البيانات المستقبلية.

وبالإضافة إلى ذلك، فقد لوحظت أيضًا أساليب مبتكرة فيما يتعلق بمحاكاة Skyrmions. في السنوات الأخيرة، تم تطوير طرق مختلفة لإعادة إنشاء هذه الهياكل باستخدام أجهزة الكمبيوتر، مما أعطى العلماء فكرة قيمة عن استقرارها وتفاعلاتها.

تعد الدراسات المكثفة عن Skyrmions مثالاً على التطورات الرائعة في الفيزياء الحديثة. ونظرًا للنجاحات الأخيرة والنتائج الواعدة، سيستمر المجتمع العلمي في استكشاف إمكانات هذه الهياكل المغناطيسية الفريدة.