Hirdetés

Hirdetés

Hirdetés

Hirdetés

IT

A mágneses sündisznóké a jövő?

Korunk egyik nagy kihívása, hogy a szinte exponenciálisan növekvő digitális adatmennyiséget hogyan lehet minél kisebb helyen, olcsón és megbízhatóan tárolni.

A mai számítógépek processzorában az elektronok töltése hordozza az információt: a van áram/nincs áram képviseli a 0-t és az 1-et. A spintronikában az elektronok spinje hordozza az információt. A spint úgy lehet elképzelni, mint egy picike mágneses iránytűt, amely ugyanúgy az elektron tulajdonsága, mint a töltése.

A skyrmionokat Tony Skyrme angol elméletifizikus vezette be, hogy segítségükkel megmagyarázza a részecskék stabilitását. Ezt a koncepciót vették át szilárdtestfizikusok, amikor mágneses rendszerekben néhányszor 10 nanométeres részecskeszerű mintázatot fedeztek fel. A skyrmionok középpontjában a spinek mintha csomót alkotnának, és így nagyon stabilak a kristályhibákkal vagy a hőmozgással ellentétben. A spinek a skyrmion magja körül örvénylenek, és az örvénymintázat tovaterjedhet az anyagban, hasonlóan, mint a víz örvénylése a medencében. A skyrmionok további érdekessége, hogy elektromos és mágneses térrel terelgethetők, manipulálhatók. A szakemberek azt várják, hogy segítségükkel az adattárolásban újabb miniatürizálási lépést lehet tenni, mivel sokkal sűrűbben lehet egymás mellé pakolni őket, nagyon stabilak, így memóriákat lehetne készíteni belőlük.

A mágneses skyrmionok új típusát fedezték fel nemrégiben a BME Fizika Tanszékének munkatársai. A magyar kutatók felfigyeltek a spintronikában ígéretes multiferroikus anyagok tanulmányozása közben egy új vegyületre, melynek a mágnesezettségi görbéje szokatlan platókat mutatott. Ezt a kristályt mágneses atomerő-mikroszkópiával kezdték vizsgálni, amelyhez egy speciális, ferromágneses tűt használtak, mellyel nemcsak az anyag topográfiáját, de a mágnesezettség változásait is meg tudták mérni. Ez a kísérlet volt az, ami először mutatta, hogy az anyag felületén különböző modulált struktúrák jelennek meg. Ezek közül a legegyszerűbb a mágneses ciklois, ami azt jelenti, hogy a spinek mint klasszikus nyilacskák hegyei, ciklois mintázatot írnak le a térben, ahogy rácshelyről rácshelyre haladunk. Amikor a ciklois fázisból eljutottak a skyrmion fázisba, látták, hogy mágneses csomók jelentek meg a minta felszínén, amelyekről a későbbi vizsgálatok kiderítették, hogy valóban skyrmionok. A korábban felfedezett skyrmionok örvényszerű mintázatával ellentétben az új skyrmionokban egy sündisznóra hasonlít a spinek mintázata a középpont körül.

Jelenleg azon dolgoznak, hogy megértsék, magneses-bme-fizikai-tanszekhogyan változik az elektronok spinje, és hogyan torzulnak az elektronok töltésfelhői, mert ez jó lehetőséget nyitna arra, hogy elektromos tér segítségével forgassák a skyrmionokat és kiolvassák belőlük az információt.

A BME kutatói a skyrmionok családját szeretnék bővíteni, azaz olyan mintázatokat, csomókat keresnek, amelyek közvetlenebb hozzáférést engednek a bennük tárolt információhoz.

Jelenleg olyan anyagokat vizsgálnak, amelyek mágnesesek, megfelelő kristálystruktúrával rendelkeznek, és elég lágy mágneses anyagok ahhoz, hogy kialakíthassák az említett mintázatokat. Vannak arra is próbálkozások, hogy mesterségesen hozzanak létre skyrmionokat. Különböző fémrétegeket egymásra párologtatnak és mivel a rétegek között nem lesz tükrözési szimmetria, ez egy csavarodást fog belekódolni a rendszerbe. Az ilyen vé­kony­rétegek alkalmasak lehetnek arra is, hogy az iparban felhasználják őket, és valódi memóriaelemeket építsenek belőlük.

Forrás: eletestudomany.hu 

 

További cikkek a témában