Shkencëtarët përdorin nxehtësinë për të krijuar transformime midis skyrmioneve dhe antiskyrmioneve

Në një eksperiment që mund të ndihmojë zhvillimin e pajisjeve të reja spintronika me konsum të ulët energjie, studiuesit nga RIKEN dhe bashkëpunëtorët kanë përdorur nxehtësinë dhe fushat magnetike për të krijuar transformime midis teksturave të rrotullimit – vorbullave magnetike dhe antivorticave të njohura si skyrmions dhe antiskyrmions – në një kristal të hollë të hollë. pajisje pllake. E rëndësishmja, ata e arritën këtë në temperaturën e dhomës.

Skyrmionet dhe antiskyrmionet, të cilat janë tekstura që ekzistojnë brenda materialeve të veçanta magnetike që përfshijnë rrotullimin e elektroneve në material, janë një zonë aktive kërkimi, pasi ato mund të përdoren për pajisjet e kujtesës së gjeneratës së ardhshme, për shembull, me skyrmionet që veprojnë si një “1” bit dhe antiskyrmion një bit “0”.

Në të kaluarën, shkencëtarët kanë qenë në gjendje t’i lëvizin ato në mënyra të ndryshme dhe të krijojnë transformime midis tyre duke përdorur rrymën elektrike . Megjithatë, për shkak se pajisjet aktuale elektronike konsumojnë energji elektrike dhe prodhojnë nxehtësi të humbur , studiuesit në grup, të udhëhequr nga Xiuzhen Yu në Qendrën RIKEN për Shkencën e Materieve Emergjente, vendosën të shihnin nëse mund të gjenin një mënyrë për të krijuar transformimet duke përdorur gradientët e nxehtësisë.

Sipas Yu, “Meqenëse afërsisht dy të tretat e energjisë së prodhuar nga termocentralet , automobilat, inceneratorët dhe fabrikat harxhohen si nxehtësi, ne menduam se do të ishte e rëndësishme të përpiqeshim të krijonim transformime midis skyrmions dhe antiskyrimions – gjë që është bërë më parë duke përdorur rrymën elektrike – duke përdorur nxehtësinë.”

Për të kryer hulumtimin, të botuar tani në Nature Communications , studiuesit përdorën një rreze jonike të fokusuar – një sistem fabrikimi jashtëzakonisht i saktë – për të krijuar një mikropajisje nga magneti me një kristal të madh (Fe 0,63 Ni 0,3 Pd 0,07 ) 3 P, i përbërë nga hekur , atomet e nikelit, palladiumit dhe fosforit, dhe më pas përdori mikroskopin skanues të Lorencit – një metodë e avancuar për ekzaminimin e vetive magnetike të materialeve në shkallë shumë të vogla.

Ajo që ata gjetën është se kur një gradient i temperaturës u aplikua në kristal njëkohësisht me një fushë magnetike, në temperaturën e dhomës, antiskyrmionet brenda tij u shndërruan fillimisht në flluska jo topologjike – një lloj gjendjeje kalimi midis skyrmioneve dhe antiskyrmioneve – dhe më pas në skyrmione. , ndërsa gradienti i temperaturës u ngrit. Më pas ata mbetën në konfigurim të qëndrueshëm si skyrmione edhe kur gradienti termik u eliminua.

Ky ishte një gjetje në përputhje me pritjet teorike, por një gjetje e dytë e befasoi grupin. Sipas Fehmi Sami Yasin, një studiues postdoktoral në grupin e Yu, “Ne u befasuam kur zbuluam gjithashtu se kur fusha magnetike nuk u aplikua, gradienti termik çoi në një transformim nga skyrmions në antiskyrmion, i cili gjithashtu mbeti i qëndrueshëm brenda materialit.”

“Ajo që është shumë emocionuese për këtë,” vazhdon ai, “është se kjo do të thotë se ne mund të përdorim një gradient termik – në thelb duke përdorur nxehtësinë e mbeturinave – për të nxitur një transformim midis skyrmioneve dhe antiskyrmioneve, në varësi të faktit nëse një fushë magnetike aplikohet apo jo. është veçanërisht e rëndësishme që ne ishim në gjendje ta bënim këtë në temperaturën e dhomës . Kjo mund të hapë rrugën për një lloj të ri pajisjesh të ruajtjes së informacionit, siç janë pajisjet e memories jo të paqëndrueshme që përdorin nxehtësinë e mbeturinave.”

Sipas Yu, “Ne jemi shumë të emocionuar për gjetjen e tij dhe planifikojmë të vazhdojmë punën tonë për të manipuluar skyrmionet dhe antiskyrmionet në mënyra të reja dhe më efikase, duke përfshirë kontrollin termik të lëvizjes antiskyrmion, me qëllimin për të ndërtuar pajisje aktuale termospintronike dhe të tjera spintronika”. që mund të përdoren në jetën tonë të përditshme. Për të bërë pajisje më të mira, ne duhet të eksplorojmë tërësisht dizajne dhe gjeometri të ndryshme të pajisjeve.”