Forskare vid universiteten i Birmingham, Bristol och Colorado, Boulder har tagit ett steg närmare utvecklingen av nästa generations datalagrings- och bearbetningsenheter, med hjälp av en framväxande vetenskap som kallas skyrmionik.

Skyrmionics fokuserar på att utnyttja egenskaperna hos nanometerstora strukturer i magnetiska filmer som kallas skyrmioner. Dessa snurrar på magnetens yta som små virvlar, och forskare tror att de skulle kunna användas för att lagra mycket tätare mängder data än vad som för närvarande är möjligt med hjälp av befintliga magnetiska datalagringstekniker som moderna datorer för närvarande är beroende av.

Formen på dessa skyrmionstrukturer innebär att data kodad i dem också kan överföras med mycket mindre kraft än vad som för närvarande är möjligt.

Men att arrangera dessa nya strukturer på ett sätt som gör dem kapabla att lagra och överföra data har visat sig vara en utmaning.

I en ny studie, publicerad i Naturfysik , forskargruppen av brittiska teoretiker och USA-baserade experimentalister har visat ett sätt att kombinera flera skyrmioner tillsammans i strukturer som de kallar "skyrmionpåsar", vilket möjliggör en mycket större packning av information i skyrmion-system.

"Utmaningen att förbättra vår datalagring blir allt mer akut, " förklarar Mark Dennis, Professor i teoretisk fysik vid University of Birmingham och huvudförfattare till studien. "Vi kommer att behöva nya tekniska tillvägagångssätt för att öka mängden data vi vill lagra i våra datorer, telefoner och andra enheter, och skyrmionväskor kan vara en väg till detta. Istället för att använda tåg av enkla skyrmioner för att koda binära bitar, varje skyrmionpåse kan rymma hur många skyrmioner som helst, enormt öka potentialen för datalagring."

Teamet har modellerat sin teknik i magnetiska enheter med hjälp av datorsimuleringar, och testade det framgångsrikt i experiment som involverade flytande kristaller.

"Det är särskilt spännande att se den här tekniken arbeta i flytande kristaller eftersom den öppnar upp nya möjligheter för framsteg inom områden som bildskärmar, sensorer eller till och med solceller, " tillägger co-lead författare, Dr David Foster, vid University of Bristol.

Skyrmioner föreslogs ursprungligen som en teoretisk modell av fundamentala partiklar av professor Tony Skyrme vid University of Birmingham på 1960-talet. Denna forskning, finansierat av Leverhulme Trust och US Department of Energy, visar hur rent teoretiska idéer inom fysik kan leda till innovativa nya teknologier.