我們第一次獲得了一個三維圖像磁性斯格明子。某些材料的磁性中這種微小的、螺旋式的缺陷可以在下一代電子存儲設備和。
雖然斯格明子的二維預測已被證明很有價值，但美國和瑞士的新研究表明，粒子狀漩渦並不局限於平坦的表面。它們更加複雜，因此確定它們的 3D 結構非常重要。
這項新研究由加利福尼亞州勞倫斯伯克利國家實驗室的物理學家 David Raftrey 領導，讓我們更好地了解了。考慮到它們的使用範圍有多廣，有很多潛在的應用。
“微觀層面上斯格明子或其他磁性紋理的存在從根本上決定了磁性材料的特性、行為和功能，”該團隊寫在他們發表的論文中。
在納米尺度上，在某些磁性材料中，可以發現斯格明子是穩定的駐波，由對比漩渦組成。通過施加電荷或磁場，可以觸發這些漩渦以特定方式移動。
Raftrey 和他的同事使用了一種稱為磁 X 射線斷層掃描的先進技術，這一過程類似於醫學CT掃描對於更簡單的材料。當物體移動和旋轉時，會獲取新的讀數，從而構建 3D 圖片。
在這種情況下，該物體是一個包含斯格明子的非常小的磁盤，直徑僅為 800 納米，厚度為 95 納米。將大約一千個這樣的材料堆疊起來，就可以達到一張標準紙的厚度。
這不是一個快速的過程——總共需要幾個月的時間——但研究人員最終對他們正在尋找的斯格明子自旋結構有了更好的理解，這要歸功於使用一些複雜的算法來結合。
“你基本上可以從這些許許多多的圖像和數據中重新配置和重建[斯格明子]，”解釋拉夫特雷.
現在，這些結構首次以 3D 形式繪製出來，我們知道它們是如何成形的、如何相互作用以及它們如何逐層變化——這比我們之前的 2D 圖像有了很大的改進。
物理學家喜歡斯格明子的原因是它們非常穩定、速度非常快並且很難分解。這表明它們可能有助於存儲 1 和 0以比傳統方法更緊湊、更有效的方式。
這是一個被稱為自旋電子學的科學領域，使用電子自旋而不是電子作為計算系統的基礎。作為已經表明，這將意味著計算機尺寸和小型化的重大飛躍。
“就像今天所做的那樣，依靠電子的電荷會不可避免地帶來能量損失。使用自旋，損失將顯著降低。”說勞倫斯伯克利國家實驗室的材料科學家彼得·費舍爾。
“我們的結果為自旋電子器件的納米級計量奠定了基礎。”
該研究發表於科學進步。
