我们第一次获得了一个三维图像磁性斯格明子。某些材料的磁性中这种微小的、螺旋式的缺陷可以在下一代电子存储设备和。
虽然斯格明子的二维预测已被证明很有价值，但美国和瑞士的新研究表明，粒子状漩涡并不局限于平坦的表面。它们更加复杂，因此确定它们的 3D 结构非常重要。
这项新研究由加利福尼亚州劳伦斯伯克利国家实验室的物理学家 David Raftrey 领导，让我们更好地了解了。考虑到它们的使用范围有多广，有很多潜在的应用。
“微观层面上斯格明子或其他磁性纹理的存在从根本上决定了磁性材料的特性、行为和功能，”该团队写在他们发表的论文中。
在纳米尺度上，在某些磁性材料中，可以发现斯格明子是稳定的驻波，由对比漩涡组成。通过施加电荷或磁场，可以触发这些漩涡以特定方式移动。
Raftrey 和他的同事使用了一种称为磁性 X 射线断层扫描的先进技术，这一过程类似于医学CT扫描对于更简单的材料。当物体移动和旋转时，会获取新的读数，从而构建 3D 图片。
在这种情况下，该物体是一个包含斯格明子的非常小的磁盘，直径仅为 800 纳米，厚度为 95 纳米。将大约一千个这样的材料堆叠起来，就可以达到一张标准纸的厚度。
这不是一个快速的过程——总共需要几个月的时间——但研究人员最终对他们正在寻找的斯格明子自旋结构有了更好的理解，这要归功于使用一些复杂的算法来结合。
“你基本上可以从这些许许多多的图像和数据中重新配置和重建[斯格明子]，”解释拉夫特雷.
现在，这些结构首次以 3D 形式绘制出来，我们知道它们是如何成形的、如何相互作用以及它们如何逐层变化——这比我们之前的 2D 图像有了很大的改进。
物理学家喜欢斯格明子的原因是它们非常稳定、速度非常快并且很难分解。这表明它们可能有助于存储 1 和 0以比传统方法更紧凑、更有效的方式。
这是一个被称为自旋电子学的科学领域，使用电子自旋而不是电子作为计算系统的基础。作为已经表明，这将意味着计算机尺寸和小型化的重大飞跃。
“就像今天所做的那样，依靠电子的电荷会不可避免地带来能量损失。使用自旋，损失将显着降低。”说劳伦斯伯克利国家实验室的材料科学家彼得·费舍尔。
“我们的结果为自旋电子器件的纳米级计量奠定了基础。”
该研究发表于科学进步。
