Forskare har upptäckt tre olika varianter av magnetiska domänväggar i helimagnet järn germanium (FeGe). Deras resultat har publicerats i Naturfysik . Forskaren Dennis Meier, docent vid norska universitetet för vetenskap och teknik (NTNU), säger att förstå skapandet av magnetfält är nyckeln till att förstå betydelsen av upptäckten.
En elektrisk ström kan generera ett magnetfält, som i elektromagneter. Den andra källan till ett elektriskt fält är snurr, vilket är magnetmomentet för en atoms elementära partiklar. Den mest kända typen av magnetism är ferromagnetism. Denna typ av magnetisk ordning uppstår när atomernas magnetiska moment i ett ämne är väsentligen inriktade - det vill säga de pekar i samma riktning och lockar eller stöter bort andra magnetiska föremål.
Med helimagneter, atomernas magnetiska ögonblick ordnar sig i spiralformade eller spiralformade mönster. Iron germanium (FeGe) är en blandning av järn och metalloid germanium. Den har en kristallin struktur som liknar den som finns i en diamant, där samma mönster av atomer upprepar sig. I verkligheten, detta material är inte så enhetligt som det ser ut. Kristallen kan vara nära perfekt, men den magnetiska strukturen kan samtidigt ha en egen organisation.
Med andra ord, en uppenbarligen perfekt kristallin struktur i ett fast ämne är uppdelad i separata områden, var och en med sina egna speciella magnetiska egenskaper. Dessa magnetiska områden kallas domäner. I ferromagneter, atomerna i var och en av dessa domäner har magnetmoment som pekar i samma riktning, men riktningen varierar mellan angränsande områden. Helimagneter har domäner med spiralmönster istället. Övergångarna mellan dessa områden kallas domänväggar, vilket är vad Meier och hans kollegor studerar.
Den internationella forskargruppen upptäckte tre nya klasser av domänväggar i helimagneter. "De speciella mönstren uppstår på grund av så kallade topologiska defekter. Forskarna hade tur att hitta dem, "Säger Meier." Men du måste veta när du har tur. "
Deras upptäckter är helt nya för vetenskapen. Domänväggar kan ha exotiska magnetiska egenskaper som de områden som de separerar inte avslöjar. Väggarna, till exempel, kan interagera starkare med en elektrisk ström och kan eventuellt användas för dataöverföring och lagring i framtiden. Denna upptäckt kan någon gång ge ett alternativ till dagens datorer, som vänder magnetfältet och växlar spänningen mellan en och noll. Denna metod är mycket mer energikrävande än att flytta topologiska magnetiska strukturer längs så kallade racerbaneminne.
"Nästa sak vi ska göra är att försöka påverka dessa nya domänväggar, "säger Meier. Forskarna kommer att försöka rikta dessa väggar med en elektrisk ström - det vill säga kontrollera dem. För detta projekt, Meier och hans team vid Institutionen för materialvetenskap och teknik kommer att samarbeta med kollegor från NTNU:s nya Center of Excellence QuSpin (Center for Quantum Spintronics).
