Kredit:Claudio Verdozzi
Forskning vid Lunds universitet i Sverige har hittat ett nytt sätt att skapa magnetiska partiklar i nanostorlek med hjälp av ultrasnabba laserljuspulser. Upptäckten kan bana väg för nya och mer energieffektiva tekniska komponenter och bli användbar i framtidens kvantdatorer.
Magnetiska skyrmioner beskrivs ibland som magnetiska virvlar. Till skillnad från ferromagnetiska tillstånd – som förekommer i konventionella magneter som kompasser och kylskåpsmagneter – är skyrmiontillståndet ganska märkligt:orienteringen av magnetiseringen pekar inte åt samma håll överallt i materialet, utan beskrivs istället bäst som en sorts virvling. magnetism.
Skyrmioner är av stort intresse för både grundforskning och industri, eftersom de kan användas för att tillverka mer kompakta datorminnen. Det är dock lättare sagt än gjort. Att använda skyrmioner för tekniska ändamål kräver effektiva sätt att skriva, radera och manipulera partiklarna på korta tidsskalor och med hög rumslig precision.
I en ny studie publicerad i npj Computational Materials , har forskarna Claudio Verdozzi från Lunds universitet och Emil Viñas Boström och Angel Rubio från Max Planck Institute for the Structure and Dynamics of Matter i Hamburg hittat ett nytt tillvägagångssätt.
"I vår studie har vi teoretiskt visat hur det är möjligt att uppfylla ett av dessa krav, det vill säga hur man skapar magnetiska skyrmioner i ultrakorta tidsskalor med hjälp av pulser av laserljus", säger Claudio Verdozzi, fysikforskare vid Lunds universitet .
Forskargruppen har identifierat en mikroskopisk mekanism som förklarar ett experimentellt protokoll som har visat sig vara användbart för att skapa de konstiga skyrmionerna. Med hjälp av femtosekundlaserpulser – ljuspulser som varar en miljondels miljarddels sekund – visade forskarna att det är möjligt att skapa skyrmioner ultrasnabbt.
"Våra resultat är av stor relevans för att skapa mer energieffektiva tekniska komponenter. Vår studie visar att ljus kan användas för att manipulera lokaliserade magnetiska excitationer på mycket korta tidsskalor", säger Claudio Verdozzi.
Det finns ett antal tillämpningar som den nya upptäckten kan leda till, inklusive kvantteknologi – ett område där kvantmekaniska egenskaper används för att lösa extremt avancerade beräkningar som traditionella datorer inte kan hantera. Magnetiska excitationer som skyrmioner och så kallade spinnvågor tros också kunna bidra till att minska energiförbrukningen i tekniska komponenter, och kan därmed bidra till att nå framtida klimatmål.
"Skyrmions är i fokus för både teoretisk och experimentell forskning tack vare sin tekniska potential. Dessutom har deras exotiska magnetiska mönster en konceptuellt och matematiskt vacker attraktion som gör dem mycket intressanta", avslutar Claudio Verdozzi. + Utforska vidare
