Po raz pierwszy udało się uzyskać trójwymiarowy obraz magnetycznego skyrmionu – struktury ukazującej ułożenie momentów magnetycznych nieco podobnych do wirów w materiałach magnetycznych. Skyrmiony być może wykorzystamy w przyszłości w zaawansowanych urządzeniach elektronicznych — wyobraźcie sobie teraz nowej generacji pamięci masowe czy komputery kwantowe.
Dotychczasowe badania nad skyrmionami koncentrowały się głównie na dwuwymiarowych modelach takich struktur, ale nie ukazywały one wszystkiego. Dzięki współpracy zespołów naukowców z USA i Szwajcarii udało się odkryć, że owe wirujące struktury są znacznie bardziej skomplikowane. Skyrmiony nie ograniczają się jedynie do płaskich powierzchni i wymagały wręcz dokładniejszego zbadania ich tajników w trójwymiarze, co obecnie ma duże znaczenie dla ich potencjalnego wykorzystania.
Przeprowadzone przez naukowców z Lawrence Berkeley National Laboratory analizy pozwoliły głębiej zrozumieć właściwości skyrmionów. Przełomowe było zastosowanie nowej metody obrazowania — laminografii magnetycznej w promieniach X, która pozwala uzyskać trójwymiarowy obraz struktury badanego obiektu. Proces ów przypomina znaną z medycyny tomografię komputerową, z tą różnicą, że wykorzystuje się ją do analizy struktury materiałów. Przedmiotem badań był niewielki dysk magnetyczny, o średnicy 800 nanometrów i grubości 95 nanometrów, który przesuwano i obracano podczas skanowania, aby lepiej przyjrzeć się jego strukturze w kontekście prezentowanego magnetyzmu.
Zastosowanie rentgenowskiej laminografii pozwoliło naukowcom szczegółowo zmapować struktury skyrmionów — trwało to natomiast aż kilka miesięcy. Wyniki okazały się przełomowe: dzięki tej wiedzy, jesteśmy w stanie wgłębić się ponadto w ich możliwe interakcje i zmiany zachodzące na poziomie warstwowym. Uzyskane obrazy dostarczyły zupełnie nowej wiedzy, wykraczając daleko poza dotychczasowy stan wiedzy.
Skyrmiony stanowią doskonały obiekt badań dla spintroniki – dziedziny nauki badającej możliwość wykorzystania spinów elektronów do przetwarzania danych. W spintronice zamiast przepływu ładunków elektrycznych używa się właśnie spinów elektronów, co może znacznie zredukować straty energii, typowe dla tradycyjnych metod przetwarzania danych. Skyrmiony mogą zatem przyczynić się do stworzenia bardziej efektywnych i mniejszych standardów pamięci masowych.
Wyniki badań na ten temat — opublikowane już w Science Advances — stanowią więc klucz do dalszego rozwoju spintroniki i jednocześnie całej klasy urządzeń elektronicznych, wyznaczając nowe standardy pomiarów w nanoskali. W taki sposób otrzymamy nie tylko bardziej odporne, ale i znacznie pojemniejsze urządzenia do gromadzenia danych. A o to przecież nam od lat chodzi.
Hej, jesteśmy na Google News - Obserwuj to, co ważne w techu
