Revolučný výskum Skyrmionu: Prelom v ukladaní údajov!

Revolučný výskum Skyrmionu: Prelom v ukladaní údajov!

Výskumníci z Johannes Gutenberg University Mainz (JGU) dosiahli významný pokrok v štúdiu procesov topenia v dvojrozmerných magnetických štruktúrach. Váš hlavný dôraz je kladený na Skyrmions, malé magnetické vírové štruktúry, ktoré ponúkajú veľký potenciál na ukladanie dát. Výsledky tejto prelomovej štúdie boli nedávno publikované v časopise Príroda nanotechnológie zverejnené.

Pomocou magneto-optického mikroskopu Kerr boli vedci schopní podrobne pozorovať proces topenia mriežok skyrmion. K tomu nedochádza ako zvyčajne zvýšením teploty, ale skôr riadenou zmenou magnetického poľa. Mriežka sa roztaví v dvoch zásadných krokoch: Po prvé, stratí translatonálny poriadok, zatiaľ čo skyrmiony stále zostávajú v mriežkovej štruktúre. Následne dochádza k strate orientácie, čo vedie k úplnému rozpusteniu mriežky.

Relevantnosť skyrmiónov

Skyrmiony boli pôvodne predstavené v roku 1958, aby vysvetlili silnú interakciu medzi protónmi, neutrónmi a piónmi. Fyzik Tony Skyrme predpokladal, že tieto častice pôsobia ako víry v pionových poliach. Okolo roku 1965 sa však ukázalo, že protóny a neutróny sú vyrobené z kvarkov, čím sa model skyrmionu stal v jadrovej fyzike zastaraným. Od 80. rokov 20. storočia sa však tento termín opäť začal používať vo fyzike pevných látok a fyzike častíc, najmä Edwardom Wittenom a takzvanými vakovými modelmi pre hadróny.

Zaujímavé je najmä správanie skyrmiónov, ktoré sa správajú ako častice alebo kvázičastice s konečnou hmotnosťou. Súčasný výskum ukazuje stabilné skyrmióny aj pri izbovej teplote a zdôrazňuje možnosť využitia týchto štruktúr pri rýchlom ukladaní informácií. Ich schopnosť umožniť vyššiu hustotu údajov, ponúkať rýchly prístup na čítanie a zápis a byť energeticky úsporná ich robí obzvlášť atraktívnymi pre budúcnosť dátových technológií.

Inovatívne výskumné prístupy a výsledky

Najnovšie výsledky výskumu sú súčasťou väčšieho projektu podporovaného ERC Synergy Grant 3D MAGiC a výskumnou iniciatívou Porýnie-Falcko. Prof. Dr. Mathias Kläui, riaditeľ oblasti profilu TopDyn v JGU, vedie tím, ktorý intenzívne pracuje na topológii a dynamike skyrmiónov. Ich pozorovania by mohli nielen posunúť naše chápanie procesov tavenia, ale byť kľúčové aj pre vývoj budúcich technológií ukladania údajov.

Okrem toho boli v súvislosti so simuláciou skyrmiónov zaznamenané aj inovatívne prístupy. V posledných rokoch boli vyvinuté rôzne metódy na opätovné vytvorenie týchto štruktúr pomocou počítačov, čo vedcom poskytuje cenný prehľad o ich stabilite a interakciách.

Rozsiahle štúdie skyrmiónov sú príkladom fascinujúceho vývoja modernej fyziky. Vzhľadom na nedávne úspechy a sľubné výsledky bude vedecká komunita pokračovať v skúmaní potenciálu týchto jedinečných magnetických štruktúr.