Revolutsiooniline Skyrmion Research: läbimurre andmesalvestuses!

Revolutsiooniline Skyrmion Research: läbimurre andmesalvestuses!

Mainzi Johannes Gutenbergi ülikooli (JGU) teadlased on kahemõõtmeliste magnetstruktuuride sulamisprotsesside uurimisel teinud märkimisväärseid edusamme. Teie põhirõhk on sellel Skyrmions, väikesed magnetpöörisstruktuurid, mis pakuvad suurt potentsiaali andmete salvestamiseks. Selle murrangulise uuringu tulemused avaldati hiljuti ajakirjas Looduse nanotehnoloogia avaldatud.

Magneto-optilise Kerri mikroskoobi abil suutsid teadlased üksikasjalikult jälgida skyrmionvõrede sulamisprotsessi. See ei toimu nagu tavaliselt temperatuuri tõusu, vaid pigem magnetvälja kontrollitud muutuse kaudu. Võre sulab kahes olulises etapis: esiteks kaotab see translatonaalse järjekorra, samas kui skyrmionid jäävad endiselt võrestruktuuri. Pärast seda on orientatsiooni kaotus, mis viib võrgu täieliku lagunemiseni.

Skyrimite asjakohasus

Skyrmionid võeti algselt kasutusele alates 1958. aastast, et selgitada prootonite, neutronite ja pionide vahelist tugevat vastasmõju. Füüsik Tony Skyrme oletas, et need osakesed toimivad pioniväljadel keeristena. Umbes 1965. aastaks sai aga selgeks, et prootonid ja neutronid on valmistatud kvarkidest, mistõttu skyrmioni mudel on tuumafüüsikas vananenud. Alates 1980. aastatest kasutati seda terminit aga taas tahkisfüüsikas ja osakeste füüsikas, eelkõige Edward Witten ja nn hadronite kottmudelid.

Eriti huvitav on skyrmioonide käitumine, mis käituvad nagu piiratud massiga osakesed või kvaasiosakesed. Praegused uuringud näitavad stabiilseid hüppeid isegi toatemperatuuril ja tõstavad esile nende struktuuride kasutamise võimaluse kiires teabesalvestuses. Nende võime võimaldada suuremat andmetihedust, pakkuda kiiret lugemis- ja kirjutamisjuurdepääsu ning olla energiatõhus, muudab need andmetehnoloogiate tuleviku jaoks eriti atraktiivseks.

Uuenduslikud uurimismeetodid ja -tulemused

Viimased uurimistulemused on osa suuremast projektist, mida toetavad ERC Synergy Grant 3D MAGiC ja Rhineland-Pfalzi teadusalgatus. JGU TopDyn profiilivaldkonna direktor prof dr Mathias Kläui juhib meeskonda, mis tegeleb intensiivselt skyrmioonide topoloogia ja dünaamikaga. Nende tähelepanekud ei saa mitte ainult edendada meie arusaamist sulamisprotsessidest, vaid olla olulised ka tulevaste andmesalvestustehnoloogiate arendamisel.

Lisaks on täheldatud ka uudseid lähenemisviise skyrmioonide simuleerimisel. Viimastel aastatel on nende struktuuride taasloomiseks arvutite abil välja töötatud erinevaid meetodeid, mis annavad teadlastele väärtusliku ülevaate nende stabiilsusest ja koostoimetest.

Laialdased skyrmionide uuringud on näide kaasaegse füüsika põnevatest arengutest. Arvestades hiljutisi edusamme ja paljutõotavaid tulemusi, jätkab teadusringkond nende ainulaadsete magnetstruktuuride potentsiaali uurimist.