Skyrmioner, små virvlar av magnetiska ögonblick, har nyligen väckt stor uppmärksamhet på grund av deras potentiella tillämpningar inom spintronik och andra fysikområden. Överraskande nog delar skyrmioner några grundläggande likheter med två till synes orelaterade fenomen:glas och högtemperatursupraledare. I den här diskussionen kommer vi att utforska dessa oväntade samband och få en djupare förståelse för skyrmions fascinerande beteende.

1. Topologiska defekter :

Skyrmioner, precis som topologiska defekter som finns i glas och högtemperatursupraledare, är stabila konfigurationer som uppstår från de underliggande symmetrierna i systemet. När det gäller skyrmioner är de topologiska defekter i spinnstrukturen, medan de i glas är defekter i atomstrukturen och i supraledare är de defekter i den elektroniska vågfunktionen.

2. Frustration och konkurrens :

Bildandet av skyrmioner drivs ofta av frustration och konkurrerande interaktioner inom det magnetiska systemet. Denna frustration uppstår när snurren tenderar att riktas i olika riktningar, vilket leder till ett komplext arrangemang av magnetiska moment. På liknande sätt, i glas, uppstår frustration på grund av atomernas oförmåga att hitta ett perfekt kristallint arrangemang, vilket resulterar i den oordnade strukturen som är karakteristisk för glas. I högtemperatursupraledare kan konkurrerande interaktioner mellan elektroner också leda till frustration, vilket påverkar bildandet av Cooper-par och det supraledande tillståndet.

3. Emergent Properties :

Skyrmioner, som glas och högtemperatursupraledare, uppvisar framväxande egenskaper som uppstår från det kollektiva beteendet hos deras beståndsdelar. Skyrmioner kan uppvisa unika transport- och magnetiska egenskaper på grund av deras topologiska natur och interaktioner. I glas uppstår framträdande egenskaper som långsam avslappning och hög viskositet från samverkande rörelser av atomer i den oordnade strukturen. Högtemperatursupraledare uppvisar framväxande egenskaper som noll elektriskt motstånd och Meissner-effekten, som uppstår från elektronernas kollektiva beteende.

4. Universalitet och fasövergångar :

Skyrmioner, glas och högtemperatursupraledare uppvisar vissa universella egenskaper och genomgår fasövergångar som delar gemensamma egenskaper. Till exempel kan skyrmioner genomgå fasövergångar från ett paramagnetiskt tillstånd till ett skyrmiongittertillstånd, liknande hur glas genomgår en övergång från ett flytande tillstånd till ett fast glastillstånd. Högtemperatursupraledare genomgår också fasövergångar, såsom övergången från ett normalt metalliskt tillstånd till ett supraledande tillstånd.

5. Möjliga applikationer :

Närvaron av topologiska defekter och framväxande egenskaper i skyrmioner, glas och högtemperatursupraledare har öppnat spännande vägar för tekniska tillämpningar. Skyrmions lovar framtida spintroniska enheter, medan glas får stor användning i olika industrier, och högtemperatursupraledare har potentiella tillämpningar inom energieffektiv kraftöverföring och medicinsk bildbehandling.

Sammanfattningsvis delar skyrmioner, glas och högtemperatursupraledare, trots att de verkar vara väldigt olika fenomen, några grundläggande likheter när det gäller topologiska defekter, frustration och konkurrerande interaktioner, framväxande egenskaper, universalitet och fasövergångar och potentiella tillämpningar. Att förstå dessa samband ger värdefulla insikter i dessa systems komplexa beteende och ger en djupare förståelse för fysikens rikedom.