Revolucionarna raziskava Skyrmion: preboj v shranjevanju podatkov!

Revolucionarna raziskava Skyrmion: preboj v shranjevanju podatkov!

Raziskovalci na univerzi Johannes Gutenberg Mainz (JGU) so dosegli pomemben napredek pri preučevanju procesov taljenja v dvodimenzionalnih magnetnih strukturah. Vaš glavni poudarek je na Skyrmions, majhne magnetne vrtinčaste strukture, ki ponujajo velik potencial za shranjevanje podatkov. Rezultati te prelomne študije so bili nedavno objavljeni v reviji Narava Nanotehnologija objavljeno.

Z uporabo magnetno-optičnega mikroskopa Kerr so znanstveniki lahko podrobno opazovali proces taljenja skyrmionskih mrež. To se ne zgodi kot običajno s povišanjem temperature, temveč z nadzorovano spremembo magnetnega polja. Mreža se stopi v dveh ključnih korakih: prvič, izgubi translatonalni red, medtem ko skyrmioni še vedno ostanejo v mrežni strukturi. Nato pride do izgube orientacije, kar povzroči popolno razpad mreže.

Pomen skyrmions

Skyrmione so prvotno predstavili leta 1958, da bi razložili močno interakcijo med protoni, nevtroni in pioni. Fizik Tony Skyrme je domneval, da ti delci delujejo kot vrtinci v pionskih poljih. Vendar pa je okoli leta 1965 postalo jasno, da so protoni in nevtroni narejeni iz kvarkov, zaradi česar je model skyrmion v jedrski fiziki zastarel. Od osemdesetih let naprej pa se je izraz spet uporabljal v fiziki trdne snovi in ​​fiziki delcev, zlasti pri Edwardu Wittenu in tako imenovanih vrečastih modelih za hadrone.

Posebno zanimivo je obnašanje skyrmionov, ki se obnašajo kot delci ali kvazidelci s končno maso. Sedanje raziskave kažejo stabilne skyrmione tudi pri sobni temperaturi in poudarjajo možnost uporabe teh struktur pri hitrem shranjevanju informacij. Zaradi njihove sposobnosti, da omogočajo večjo gostoto podatkov, nudijo hiter dostop za branje in pisanje ter so energetsko učinkoviti, so še posebej privlačni za prihodnost podatkovnih tehnologij.

Inovativni raziskovalni pristopi in rezultati

Najnovejši rezultati raziskav so del večjega projekta, ki ga podpirata ERC Synergy Grant 3D MAGiC in raziskovalna pobuda Rhineland-Pfalz. Prof. dr. Mathias Kläui, direktor področja profila TopDyn na JGU, vodi ekipo, ki se intenzivno ukvarja s topologijo in dinamiko skyrmionov. Njihova opažanja ne bi mogla samo izboljšati našega razumevanja procesov taljenja, temveč bi bila tudi ključna za razvoj prihodnjih tehnologij za shranjevanje podatkov.

Poleg tega so bili opaženi tudi inovativni pristopi v zvezi s simulacijo skyrmionov. V zadnjih letih so bile razvite različne metode za ponovno ustvarjanje teh struktur z uporabo računalnikov, kar daje znanstvenikom dragocen vpogled v njihovo stabilnost in interakcije.

Obsežne študije skyrmionov so primer fascinantnega razvoja sodobne fizike. Glede na nedavne uspehe in obetavne rezultate bo znanstvena skupnost še naprej raziskovala potencial teh edinstvenih magnetnih struktur.