Rewolucyjne badania Skyrmion: przełom w przechowywaniu danych!

Rewolucyjne badania Skyrmion: przełom w przechowywaniu danych!

Naukowcy z Uniwersytetu Jana Gutenberga w Moguncji (JGU) poczynili znaczny postęp w badaniu procesów topienia w dwuwymiarowych strukturach magnetycznych. Skupiasz się głównie na Skyrmiony, małe magnetyczne struktury wirowe, które oferują ogromny potencjał przechowywania danych. Wyniki tego przełomowego badania opublikowano niedawno w czasopiśmie Nanotechnologia natury opublikowany.

Za pomocą magnetooptycznego mikroskopu Kerra naukowcy byli w stanie szczegółowo obserwować proces topnienia sieci skyrmionowych. Nie następuje to jak zwykle w wyniku wzrostu temperatury, ale raczej w wyniku kontrolowanej zmiany pola magnetycznego. Sieć topi się w dwóch kluczowych etapach: po pierwsze, traci porządek translatonalny, podczas gdy skyrmiony nadal pozostają w strukturze sieciowej. Następnie następuje utrata orientacji, co prowadzi do całkowitego rozpuszczenia siatki.

Znaczenie skyrmionów

Skyrmiony wprowadzono pierwotnie w 1958 roku, aby wyjaśnić silne oddziaływanie między protonami, neutronami i pionami. Fizyk Tony Skyrme postulował, że cząstki te zachowują się jak wiry w polach pionowych. Jednak około 1965 roku stało się jasne, że protony i neutrony składają się z kwarków, co sprawiło, że model skyrmionu stał się przestarzały w fizyce jądrowej. Jednak od lat 80. XX wieku termin ten był ponownie używany w fizyce ciała stałego i fizyce cząstek elementarnych, w szczególności przez Edwarda Wittena i tak zwane modele worków dla hadronów.

Szczególnie interesujące jest zachowanie skyrmionów, które zachowują się jak cząstki lub kwazicząstki o skończonej masie. Obecne badania pokazują stabilne skyrmiony nawet w temperaturze pokojowej i podkreślają możliwość wykorzystania tych struktur do szybkiego przechowywania informacji. Ich zdolność do zapewniania większej gęstości danych, oferowania szybkiego dostępu do odczytu i zapisu oraz energooszczędność czyni je szczególnie atrakcyjnymi dla przyszłości technologii danych.

Innowacyjne podejścia badawcze i wyniki

Najnowsze wyniki badań są częścią większego projektu wspieranego przez ERC Synergy Grant 3D MAGiC i Inicjatywę Badawczą Nadrenii-Palatynatu. Prof. dr Mathias Kläui, dyrektor obszaru profili TopDyn w JGU, kieruje zespołem, który intensywnie pracuje nad topologią i dynamiką skyrmionów. Ich obserwacje mogą nie tylko pogłębić naszą wiedzę na temat procesów topienia, ale także mieć kluczowe znaczenie dla rozwoju przyszłych technologii przechowywania danych.

Ponadto zauważono również innowacyjne podejścia w odniesieniu do symulacji skyrmionów. W ostatnich latach opracowano różne metody odtwarzania tych struktur za pomocą komputerów, co dało naukowcom cenny wgląd w ich stabilność i interakcje.

Szeroko zakrojone badania skyrmionów są przykładem fascynującego rozwoju współczesnej fizyki. Biorąc pod uwagę niedawne sukcesy i obiecujące wyniki, społeczność naukowa będzie w dalszym ciągu badać potencjał tych unikalnych struktur magnetycznych.