自旋電子學(xué)技術(shù)革命可能只是hopfion走了


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 盡管科學(xué)家們取得了大的進(jìn)步在這個(gè)很小的領(lǐng)域,他們還不完全理解如何設計自旋電子學(xué)材料允許超,超快,低功耗設備。 Skyrmions看起來(lái)有前途,但科學(xué)家們早就把Skyrmions當做只是2 d對象。 然而,最近的研究表明,2 d skyrmions實(shí)際上可以是一個(gè)3 d的起源模式稱(chēng)為hopfions旋轉。 但沒(méi)有人能夠通過(guò)實(shí)驗證明在納米磁性hopfions存在。

 現在,一組研究人員共同在伯克利實(shí)驗室報告了自然通訊第一個(gè)示范和觀(guān)察的3 d hopfions新興skyrmions納米(十億分之一米)的磁系統。 研究人員說(shuō),他們的發(fā)現預示著(zhù)前進(jìn)的一大步,實(shí)現高密度、高速、低功耗,ultrastable磁存儲設備,利用電子自旋的內在力量。我們不僅證明了復雜旋轉紋理像3 d hopfions存在——我們還演示了如何研究,因此利用他們,”文章的第二作者彼得·費希爾說(shuō),資深科學(xué)家在伯克利實(shí)驗室材料科學(xué)部門(mén)也是一個(gè)在加州大學(xué)圣塔克魯茲分校物理學(xué)副教授。了解hopfions真的工作,我們必須知道如何讓他們,研究他們。 這項工作是可能的,只是因為我們有這些神奇的工具在伯克利實(shí)驗室,我們與世界各地的科學(xué)家合作伙伴關(guān)系,”他說(shuō)。

 根據先前的研究,hopfions skyrmions不同,不漂移時(shí)沿著(zhù)一個(gè)設備,因此數據技術(shù)的優(yōu)秀候選人。 此外,理論合作者在英國曾預測,hopfions可能出現從多層二維磁系統。目前的研究是第一個(gè)把這些理論測試,費舍爾說(shuō)。使用奈米制造工具在伯克利實(shí)驗室的分子鑄造,諾亞肯特,加州大學(xué)圣塔克魯茲分校物理學(xué)博士生和費歇爾集團在伯克利實(shí)驗室,與分子鑄造員工開(kāi)拓磁性nanopillars從銥層,鈷和鉑。

 多層材料是由加州大學(xué)伯克利分校的博士后學(xué)者尼爾·雷諾茲的監督下文章的第二作者弗朗西絲·赫爾曼,握著(zhù)冠軍的高級教員科學(xué)家在伯克利實(shí)驗室材料科學(xué)部門(mén),物理學(xué)和材料科學(xué)與工程教授,加州大學(xué)伯克利分校。 她還導致美國能源部非平衡磁材料(NEMM)計劃,支持本研究。Hopfions skyrmions在磁性材料共存,但他們有一個(gè)旋轉模式在三維空間特征。 所以,告訴他們分開(kāi),研究人員使用的組合兩個(gè)先進(jìn)的磁性x射線(xiàn)顯微鏡技術(shù)——X-PEEM (x射線(xiàn)光電發(fā)射電子顯微鏡)在伯克利實(shí)驗室的同步用戶(hù)設備,先進(jìn)的光源; 和磁性軟x射線(xiàn)透射顯微鏡(MTXM)在阿爾巴,同步光設施在巴塞羅那,西班牙——形象截然不同的旋轉hopfionsskyrmions模式。

 確認他們的觀(guān)察,研究人員進(jìn)行了詳細的仿真模擬2 d skyrmions內部磁設備如何進(jìn)化成3 d hopfions在精心設計的多層結構,以及這些會(huì )出現由極化x射線(xiàn)成像。模擬是一個(gè)非常重要的這一過(guò)程的一部分,使我們能夠理解實(shí)驗圖像和設計結構,將支持hopfions skyrmions,或其他設計三維旋轉結構,”赫爾曼說(shuō)。了解hopfions最終將函數在一個(gè)設備,研究人員計劃雇傭伯克利實(shí)驗室的獨特功能和世界一流的研究機構——費舍爾描述為等進(jìn)行必要的跨學(xué)科工作”——進(jìn)一步研究不切實(shí)際的粒子的動(dòng)力學(xué)行為。很長(cháng)一段時(shí)間我們就知道旋轉紋理幾乎是不可避免地三維,即使在相對薄膜,但是直接成像實(shí)驗的挑戰,”赫爾曼說(shuō)。這里的證據是令人興奮,它打開(kāi)門(mén)發(fā)現和探索更多的異國情調的和潛在的巨大的三維自旋結構。


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