Observation av ordnad polär struktur. a, b, Tvärsnitt Mörkfält TEM-bilder av en (SrTiO3) 16/(PbTiO3) 16/(SrTiO3) 16 trilager (a) och en [(SrTiO3) 16/(PbTiO3) 16] 8 supergitter (b), avslöjar en vanlig modulering i planet på cirka 8 nm. c, d, Plan-view mörkt fält STEM-avbildning visar den utbredda förekomsten av nanometerstora runda och långsträckta funktioner i en (SrTiO3) 4/(PbTiO3) 11/(SrTiO3) 11 trilager (c) och endast cirkulära funktioner i en [(SrTiO3) 16/(PbTiO3) 16] 8 supergitter (d) längs [100] och [010] riktningarna. STEM -studierna upprepades i minst 10 separata prover och observationerna var repeterbara. Insatser, FFT av bilderna i c och d visar en ringliknande fördelning med starkare intensiteter längs kubikriktningarna-samma funktion som ses i RSM-studier. Kreditera: Natur (2019). DOI:10.1038/s41586-019-1092-8
Ett internationellt team av forskare har upptäckt ett sätt att skapa och observera rumstemperatur polära skyrmions. I deras tidning publicerad i tidningen Natur , gruppen beskriver skapandet av polära skyrmions och deras observationer. Pavlo Zubko, med London Center for Nanotechnology, har publicerat en nyhet och visning om arbetet som gjorts av teamet i samma journalnummer.
Zubko beskriver skyrmions som "små virvlar av magnetiska ögonblick, "och konstaterar att mycket forskning har gjorts med dem eftersom de är mycket användbara i datalagringsapplikationer. Men han noterar också att det har varit en svår resa att hitta elektriska versioner av skyrmions. Det kan förändras, dock, som forskarna med denna nya insats rapporterar ett sätt att skapa och observera minst en typ av elektriskt baserad skyrmion - polarskyrmion.
Zubko noterar att forskarna började med observationen att ferroelektriska och ferromagnetiska, trots att det är väldigt annorlunda, har några grundläggande liknande egenskaper - spontan magnetisering och polarisering är bara ett exempel. Han föreslår att det är den här egenskapen som gör både en sådan dragning för datalagringsapplikationer. Han noterar också att forskare har letat efter en tid efter polarisering i ferroelektriker som roterar på ett sätt som kan leda till skapandet av skyrmions. Tidigare arbete har visat att när ferroelektriker är begränsade till nanoskala, de blir mer känsliga för påfrestningar och elektriska fält, som kan rubba polar orientering och ge vika för dipoler. I sådana scenarier, små områden av dipoler med samma orientering kan bildas spontant och dessa regioner kommer att ha gränsväggar som skiljer dem från andra regioner.
Simulering av en enda polär skyrmion. Röda pilar anger att detta är en vänsterhänt skyrmion. De andra pilarna representerar dipolernas vinkelfördelning. Upphovsman:Xiaoxing Cheng, Pennsylvania State University; C.T. Nelson, Oak Ridge National Laboratory; och Ramamoorthy Ramesh, Berkeley Lab
Arméfinansierad forskningsupptäckt kan möjliggöra utveckling av nya enhetstrukturer som kan användas för att förbättra logik/minne, avkänning, kommunikation, och andra ansökningar för såväl armén som industrin. Bilden visar simulering av framväxande kiralitet i polära skyrmions för första gången i oxid superlattices. Upphovsman:Xiaoxing Cheng, Pennsylvania State University; C.T. Nelson, Oak Ridge National Laboratory; och Ramamoorthy Ramesh, University of California, Berkeley
I deras arbete, forskarna noterade att domänväggarna hade polariseringskomponenter som var vinkelräta mot dem som låg bredvid dem. De fann att allt som krävdes var att slinga en domänvägg mellan regioner för att tvinga en polarisationsring att utvecklas, vilket ledde till skapandet av bubblor - polära skyrmions. Teamet använde sedan ett elektronmikroskop som kunde visa atomförskjutning för att observera skyrmionerna. De rapporterar vidare att röntgendiffraktion av skyrmionerna visade att de hade makroskopisk kiralitet. Zubko föreslår att mycket mer arbete kommer att behöva göras med skyrmions för att ta reda på om de kommer att fungera med verkliga applikationer, t.ex. racerbanans minnesenheter.
© 2019 Science X Network
