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Skyrmions是在缺乏几何挫折的中心对称材料中创造

更新时间:2020-07-19 18:58点击:

RIKEN的实验人员解除了对纳米级磁漩涡(skyrmions)的限制。这将大大扩展skyrmions可用于制造的材料范围,使其在低功耗数据存储设备上的应用更具吸引力。

skyrmions在十多年前首次被发现,在低功耗、高密度存储和数据传输方面应用前景广阔。人们对它们越来越感兴趣,有预测称,第一个基于skyrmi的商用设备将在大约十年后出现。

然而,直到最近,skyrmions只在界面和一种晶体结构缺乏对称中心的特殊材料中被观察到。去年,由riken领导的研究小组成功地在一种具有对称中心的材料中制造出了这种粒子,这增加了可容纳skyrmions的材料范围。他们之所以能够做到这一点,是因为他们的材料具有一种被称为几何折损的特性,即材料的几何形状阻止系统在低温下采用可能的最低能量状态。

现在,理研中心紧急物质科学中心的Shinichiro Seki和Nguyen Duy Khanh和他们的同事更进一步,他们证明即使在没有几何阻碍的中心对称材料中也可以创造出skyrmih。他们在中心对称的正方磁体GdRu2Si2中制造了一组直径小于2纳米的方形skyrmions,这是迄今为止在单一材料中制造的最小的skyrmions。

这个演示扩展了skyrmions可以承载更多材料的范围。“稀土金属间化合物是一类非常广泛的材料,”Nguyen说。“我们的发现意味着skyrmions可以在许多化合物中产生——它们不再局限于一种非常有限的材料。”

由于几何学上的挫折只会在非常低的温度下出现,这一发现增加了在室温下形成skyrmions的可能性,这将极大地促进它们的应用。阮说:“我们现在正在寻找一种新的系统,它的磁序温度要接近室温,甚至更高。”

在去年一次会议上的一次偶然相遇之后,该团队与东京大学的理论家们合作,以揭示在没有几何阻碍的情况下创造skyrmions的机制。“我们非常惊讶地得知他们正在解决这个问题,他们的理论结果和我们的实验结果非常吻合,”Nguyen说。