Technion-Israel Institute of Technology forskare har lyckats generera små "nano-igelkottar av ljus" som kallas optiska skyrmions, som skulle kunna möjliggöra revolutionära framsteg inom informationsbehandling, överföring och lagring.

Forskningen, publicerades nyligen i Vetenskap , leddes av professor Guy Bartal vid avdelningen för elektroteknik i Viterbi och professor Netanel Lindner från fysikavdelningen vid Technion. Forskargruppen omfattade också professor Bergin Gjonaj vid albanska universitetets medicinska fakultet i Tirana; liksom Shai Tsesses, Evgeni Ostrovsky och Kobi Cohen, alla forskarstuderande vid Technion.

Termen "skyrmion" härrör från namnet på Dr Tony Skyrme, en engelsk fysiker som, 1962, upptäckte att arrangemang med hög energi på fysiska system med fält som har en "igelkottliknande konfiguration" åtnjuter en förbättrad stabilitet. Över åren, konceptet tillämpades på flera materialsystem, framför allt i magneter. Igelkottarrangemang anses vara ett mycket lovande alternativ för datarepresentation, vilket drastiskt kan öka datorns minneslagring.

För närvarande, det mesta av världens information infogas eller extraheras på hårddiskar via en mekanisk arm. Men informationshantering baserad på skyrmions kräver bara svaga elektriska strömmar. Och skyrmions har nanoskala dimensioner - med diametrar 10, 000 gånger mindre än för en hårstrå. Sådana funktioner är varför skyrmions förväntas dramatiskt optimera, påskynda och minska kostnaderna för informationsbehandling, överföring och lagring.

Technion -forskarna var de första som utvidgade Dr Skyrmes idé till optikens värld:de lyckades generera skyrmions med hjälp av det elektriska fältet för elektromagnetiska vågor. I motsats till "vanliga" ljusvågor, vars elektriska fält vanligtvis pekar längs en specifik riktning (en fysisk princip som ligger till grund, till exempel, polariserade solglasögon), forskarna i Technion visade att ett elektriskt fält kan anta en "skyrmion" -form och samtidigt vända åt alla håll, sådan att dess rumsliga konfiguration ser ut som en igelkotten. Dessutom, de visade att dessa "lätta igelkottar" är robusta mot olika defekter i materialet som rymmer de elektromagnetiska vågorna.

Framgångsrik generation av skrymioner i elektromagnetiska vågor kan vara av avgörande betydelse i praktiska tillämpningar. Hittills, material i vilka skrymions bildas är mycket sällsynta och kräver vanligtvis kylning till mycket låga temperaturer, uppnås vanligtvis med flytande kväve eller helium. Den nya upptäckten från Technion -teamet kan möjliggöra framtida replikering av denna unika effekt i ett brett spektrum av system och material, inklusive vätskor, nanopartikelsystem och till och med kalla atomgaser. Det kan också lägga grunden för nya skyrmion -applikationer inom optisk (snarare än magnetisk) informationsbehandling, överföring och lagring.