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科学家们根据skyrmions确定新的信息存储和处理方式

2015年9月15日发布
 

像绳子里的结一样难以解开,磁性的skyrmions是稳定的磁旋转,其表现就像磁性薄膜中的微小颗粒。这些旋转只有几纳米的尺寸,为下一代信息存储和处理提供了巨大的潜力。

为了释放他们作为信息载体的非凡潜力,必须实现对个人掠夺的控制。到目前为止,这只是一种非常罕见和异国情调的材料,其中一种不寻常的手性交换相互作用称为dzyaloshinskii-moriya相互作用(dmi)起着重要作用。

根据发表的研究结果 科学期刊自然通讯来自爱尔兰,瑞典,瑞士和中国的国际科学家团队发现,通过他们自己的旋转运动,可以在超薄薄膜中动态稳定skyrmions,而不需要dmi,与陀螺不同。这一发现意味着现在可以使用更广泛的材料,以便用于下一代信息存储和处理。

“基于广泛的数值模拟和分析理论,我们考虑在纳米接触下产生一个skyrmion,其中自旋极化电流注入磁性薄膜,为其磁矩提供扭矩,” 汉斯 - 本杰明布劳恩教授 谁开展了这项工作 ucd物理学院,都柏林大学和苏黎世。他发展了分析理论并与教授约翰åkerman共同领导了这项研究 瑞典哥德堡大学.

“我们的研究结果表明,动态的skyrmions可以在纳米接触下成核,维持和操纵。作为准粒子,它们可以在两个分离良好的纳米接触体之间传输,即使完全没有dmi,“布劳恩教授补充道。

根据来自香港大学的第一作者yan zhou进行了大部分详细的模拟研究,这提供了创建和控制迄今被认为不适合下一代信息存储和处理的材料中的skyrmions的可能性。

“旋转扭矩振荡器中的动态旋转是微波发生的强大来源,”johanåkerman教授说。 “它们的输出功率比传统的进动自旋扭矩振荡器高出几个数量级,并且它们的频率可以通过注入电流进行调谐,这使得它们对宽带应用具有吸引力。”

基于旋转的信息处理所需的功率远低于传统的基于电子的信号处理。这对社会来说是一个重要问题,因为目前全球的基础设施正在产生过多的热量,导致碳足迹超过全球空中交通量。

如上图所示:磁性skyrmion的图形表示(图片:hans-benjamin braun,ucd)

 
更多信息:y。周,e。 iacocca,a.a。 awad,r.k。 dumas,f.c zhang,h.b。 braun,jåkerman,动态稳定磁性skyrmions, 自然通讯,doi:10.1038 / ncomms9193