За първи път е получено обемно изображение на скирмион – наноразмерен магнитен вихър, способен да промени електрониката

Учени от Националната лаборатория „Лорънс Бъркли“ (Lawrence Berkeley National Laboratory) са получили първото триизмерно изображение на скирмион – наноразмерен магнитен вихър. Той е толкова стабилна структура, че може да служи като елемент на паметта и логиката в конвенционалните и квантовите компютри. Спиновата природа на скирмиона предполага изключително ниска консумация на енергия и висока надеждност – всичко това може да доведе до пробив в системите за съхранение и изчисления.

Традиционно магнитният скирмион се разглежда като двуизмерен обект. В реални условия обаче материалът, в който възникват скирмионите, има определен физически обем, в който скирмионите „пускат“ своите „магнитни пипала“ и също придобиват обем. В този обем структурата на скирмионите не може да се разглежда като хомогенна. Спиновата им структура претърпява промени: от възходяща ориентация стриктно в центъра до низходяща ориентация стриктно в краищата. Това придава на скирмионите определени свойства, които трябва да се вземат предвид. Но най-напред всичко това трябва да се види и измери.

„Нашите резултати дават основа за създаването на наноразмерна метрология за спинтронни устройства“, казва Питър Фишер, старши научен сътрудник в Националната лаборатория „Лорънс Бъркли“, който е ръководител на изследването.

За изследването на скирмионите учените са получили образец от Western Digital, което само по себе си е интересно. Той представлява многослоен материал от слоеве иридий/кобалт/платина с ширина 800 nm и дебелина 95 nm. Образецът е изследван с помощта на меки рентгенови лъчи чрез магнитна рентгенова ламинография в Швейцария.

С рентгеновата ламинография „можете принципно да преконфигурирате [скирмиона] въз основа на множество изображения и данни“, обясняват авторите на статията. Този процес е отнел месеци и в крайна сметка е довел до по-добро разбиране на спиновите структури на скирмионите. Пълното разбиране на триизмерната спинова структура на скирмионите „отваря вратата към изследване и адаптиране на триизмерни топологични спинтронни устройства с подобрена функционалност, която не може да бъде постигната в двете измерения“.