একটি চৌম্বকীয় স্ফটিক - পদার্থবিজ্ঞান বিশ্বে দেখা হপফিয়নস

গবেষকরা প্রথমবারের মতো প্রাকৃতিকভাবে ঘটে যাওয়া উপাদানে হপফিয়ন নামক ত্রি-মাত্রিক চৌম্বকীয় স্পিন কাঠামো পর্যবেক্ষণ করেছেন। ফলাফলটি স্পিনট্রনিক্স ডিভাইসগুলির জন্য নতুন ধারণার দিকে নিয়ে যেতে পারে - অর্থাৎ যেগুলি একটি ইলেক্ট্রনের স্পিন এবং এর চার্জ ব্যবহার করে।

হপফিয়নগুলি ডোনাট-আকৃতির, সলিটনের ত্রি-মাত্রিক সংস্করণ, যা তরঙ্গের প্যাকেট যা একটি উপাদানের মাধ্যমে প্রচার করার সময় তাদের আকৃতি এবং আকার বজায় রাখে। হপফিয়নগুলিকে স্কাইরামিয়নগুলির বদ্ধ, বাঁকানো স্ট্রিং হিসাবেও ভাবা যেতে পারে, যা ঘূর্ণির মতো কাঠামো সহ 2D সলিটন।

পূর্বে, হপফিয়নগুলি কেবল সিন্থেটিক বহুস্তরযুক্ত উপকরণগুলিতে পরিলক্ষিত হয়েছিল। সর্বশেষ কাজে গবেষকদের নেতৃত্বে ড ফেংশান ঝেং at দক্ষিণ চীন প্রযুক্তি বিশ্ববিদ্যালয়, নিকোলাই কিসেলেভ of Forschungszentrum Julich, জার্মানি, এবং ফিলিপ রাইবাকভ at ইউপসালা বিশ্ববিদ্যালয়, সুইডেন, লোহার জার্মেনাইড (FeGe) এর একটি একক স্ফটিক থেকে কাটা প্লেটে স্কাইরামিয়নগুলির স্ট্রিংগুলির সাথে মিলিত অবস্থার গঠন পর্যবেক্ষণ করতে ট্রান্সমিশন ইলেক্ট্রন মাইক্রোস্কোপি ব্যবহার করেছে।

Skyrmion স্ট্রিং এবং hopfion রিং

"আমরা যে স্পিন কনফিগারেশনগুলি আবিষ্কার করেছি তা সম্ভবত চৌম্বকীয় স্ফটিকগুলিতে চিত্রিত সবচেয়ে জটিল টপোলজিকাল চৌম্বকীয় টেক্সচার," কিসেলেভ বলেছেন। "এগুলি একে অপরের সাথে সংযুক্ত দুটি বেস উপাদানের সমন্বয়ে গঠিত: স্কাইরামিয়ন স্ট্রিং এবং তাদের চারপাশে হপফিয়ন রিং।"

আবিষ্কারটি, প্রায়শই পরীক্ষামূলক পদার্থবিজ্ঞানে ঘটে, অপ্রত্যাশিত ছিল। গবেষকদের প্রাথমিক লক্ষ্য ছিল স্কাইরামিয়নগুলি অধ্যয়ন করা যেগুলির একটি নির্বিচারে টপোলজিকাল চার্জ রয়েছে, যা সাহিত্যে স্কাইরমিয়ন ব্যাগ হিসাবে পরিচিত। তারা FeGe বেছে নিয়েছে কারণ তারা 2015 সাল থেকে এটিতে কাজ করছে এবং ইতিমধ্যেই এর মধ্যে অনেক আকর্ষণীয় চৌম্বকীয় কাঠামো আবিষ্কার করেছে, যার মধ্যে কাইরাল ববার, স্কাইরমিয়ন ব্রেইড এবং স্কাইরমিয়ন-অ্যান্টিস্কর্মিয়ন জোড়া রয়েছে।

রাইবাকভ বলেছেন, "আমরা স্কাইরামিয়ন ব্যাগগুলি পর্যবেক্ষণ করার আশা করেছিলাম, কিন্তু এইগুলি দেখার পাশাপাশি, আমরা আরেকটি কাঠামোও পর্যবেক্ষণ করেছি, যা আমাদের বিস্মিত করেছিল," রাইবাকভ বলেছেন। "এর পরে, বেশ কয়েক মাস কঠিন কাজ ছিল, যখন আমাদের পুনরুত্পাদন করতে হয়েছিল এবং পরীক্ষামূলক ডেটা সংগ্রহ করতে হয়েছিল এবং মাইক্রোস্কোপে রেকর্ড করা প্রতিটি চিত্র পুনর্গঠনের জন্য মাইক্রোম্যাগনেটিক সিমুলেশনগুলির একটি দীর্ঘ সিরিজ সম্পাদন করতে হয়েছিল।"

প্রান্ত ঘটনা

রাইবাকভ যোগ করেছেন জটিল কারণগুলির মধ্যে একটি, হপফিয়নের স্পিন কনফিগারেশনগুলি মেটাস্টেবল অবস্থার সাথে মিলে যায়। এটি স্কাইরামিয়ন থেকে ভিন্ন, যার স্পিন কনফিগারেশন রয়েছে যা সম্পূর্ণ স্থিতিশীল, তাদের পর্যবেক্ষণ করা তুলনামূলকভাবে সহজ করে তোলে।

আরও একটি জটিলতা হল যে হপফিয়নগুলি স্বতঃস্ফূর্তভাবে উত্থিত হয় না, তাই গবেষকদের তাদের উত্যক্ত করতে হয়েছিল। তারা তাদের স্ফটিককে উত্তেজনাপূর্ণ করে এটি করেছিল, যাতে কোটি কোটি চৌম্বকীয় পরমাণু রয়েছে, এমনভাবে যে স্ফটিকের একটি ক্ষুদ্র আয়তনের পরমাণুর চৌম্বকীয় মুহূর্তগুলি রাইবাকভকে "টপোলজিক্যালি নন-তুচ্ছ" চৌম্বকীয় টেক্সচার বলেছিল। "এটি একটি টেক্সচার যা, ক্রমাগত রূপান্তর দ্বারা, একটি ফেরোম্যাগনেটিক অবস্থায় একটি পরিবর্তনের মধ্য দিয়ে যেতে পারে না যেখানে সমস্ত স্পিন প্রায় একই দিকে নির্দেশ করে," তিনি ব্যাখ্যা করেন। ক্রমাগত রূপান্তরগুলি প্রতিবেশী স্পিনগুলির মধ্যে কোণটিকে ছোট রাখে, যার অর্থ 90 ডিগ্রির চেয়ে অনেক ছোট।"

বাল্ক স্ফটিকগুলিতে টপোলজিকাল সোলিটনের জন্য অনুরূপ প্রক্রিয়া ঘটে, তিনি নোট করেন। এই 2D স্পিন স্ট্রাকচারগুলি একটি বিচ্ছিন্নতার উপস্থিতি ছাড়া উদ্ভূত হতে পারে না যেখানে স্পিনগুলির মধ্যে কোণগুলি খুব বড় হয়ে যায়। যাইহোক, বিচ্ছিন্নতা সহ রাজ্যগুলি শক্তিশালীভাবে প্রতিকূল, এবং স্বাভাবিক অবস্থায় তারা গঠন করে না। শুধুমাত্র নমুনার প্রান্তে, যেখানে চৌম্বকীয়করণ ক্ষেত্র স্বাভাবিকভাবে বিচ্ছিন্নতা প্রদর্শন করে, এই কাঠামোগুলি উপস্থিত হতে পারে।

সম্ভাব্য চরিত্র

যখন গবেষকরা তাদের FeGe-এর প্লেটগুলিকে একটি সাইক্লিং চৌম্বক ক্ষেত্রের মধ্যে স্থাপন করেন যা পর্যায়ক্রমে দিক পরিবর্তন করে, তারা নমুনার প্রান্তে "একটি আকর্ষণীয় ঘটনা" লক্ষ্য করেন, ঝেং বলেন ফিজিক্স ওয়ার্ল্ড. "বিশেষ করে, [চৌম্বক] স্পিন টেক্সচার সর্পিল মড্যুলেশনের বন্ধ লুপ তৈরি করে," তিনি বলেছেন। "ক্ষেত্রের আরও চক্র প্রয়োগ করা হলে, আরও ঘনকেন্দ্রিক লুপ তৈরি হয়।"

অনেক শ্রমসাধ্য প্রচেষ্টার পর, গবেষকরা দেখেছেন যে এই ধরনের অনেকগুলি কেন্দ্রীভূত লুপগুলির সাথে কনফিগারেশনগুলি এমন একটি রাষ্ট্রকে প্রতিনিধিত্ব করে যেখানে চৌম্বকীয় ক্ষেত্র ধীরে ধীরে বৃদ্ধির সাথে সাথে হপফিয়ন বলয়ে রূপান্তরিত হওয়ার উচ্চ সম্ভাবনা রয়েছে। বেশিরভাগ ক্ষেত্রে, তবে, সিস্টেমটি হপফিয়ন রিংয়ের চেয়ে কম শক্তি সহ রাজ্যগুলিতে একত্রিত হবে।

উপযোগী উপাদান দ্রুততর skyrmions তোলে

"এর কারণে, হপফিয়নের চেহারাতে একটি সম্ভাব্য চরিত্র রয়েছে," কিসেলেভ ব্যাখ্যা করেছেন। "এটি পরীক্ষাটিকে বিশেষভাবে চ্যালেঞ্জিং করে তুলেছে, কিন্তু আমরা দেখতে পেয়েছি যে একটি নির্দিষ্ট তাপমাত্রার পরিসরে হপফিয়নের উপস্থিতির সম্ভাবনা বৃদ্ধি পায়। যদিও কোয়াসিকণার উপস্থিতির সম্ভাবনা পরিমাপ করা এখনও কঠিন, আমাদের পরীক্ষা স্বয়ংক্রিয় করা আমাদের ভবিষ্যতে এটি করতে সাহায্য করতে পারে।"

সর্পিল মড্যুলেশনের বন্ধ লুপ

যদিও হপফিয়নগুলির জন্য অ্যাপ্লিকেশনগুলির ভবিষ্যদ্বাণী করা কঠিন, কিসেলেভ নোট করেছেন যে স্কাইরামিয়নগুলির বিপরীতে, এগুলি ত্রিমাত্রিক বস্তু যা তিনটি স্থানিক মাত্রায় চলতে পারে। তাই তারা ইতিমধ্যেই প্রতিষ্ঠিত স্কাইরামিয়ন ধারণার 3D সংস্করণে ব্যবহার পেতে পারে, যেমন রেসট্র্যাক স্মৃতি, নিউরোমর্ফিক কম্পিউটিং এবং কোয়ান্টাম বিট।

গবেষকরা, যারা তাদের কাজ রিপোর্ট প্রকৃতি, এখন অধ্যয়ন করার পরিকল্পনা করুন কিভাবে একটি ফলিত কারেন্ট হপফিয়ন রিংগুলির গতিকে প্রভাবিত করে। স্কাইরমিয়ন স্ট্রিংগুলির সাথে যুক্ত নয় এমনগুলি সহ অন্যান্য হপফিয়নগুলি পর্যবেক্ষণ করাও তাদের লক্ষ্য। "আমরা একটি টমোগ্রাফি পরীক্ষা করার আশা করি," ঝেং বলেছেন। "এটি আমাদেরকে হপফিয়ন রিংগুলির একটি বাস্তব ত্রি-মাত্রিক কাঠামো প্রদান করবে, আমাদের আজ যে দ্বি-মাত্রিক অভিক্ষিপ্ত চিত্রগুলি রয়েছে তার পরিবর্তে।"

• এসইও চালিত বিষয়বস্তু এবং পিআর বিতরণ। আজই পরিবর্ধিত পান।
• PlatoData.Network উল্লম্ব জেনারেটিভ Ai. নিজেকে ক্ষমতায়িত করুন। এখানে প্রবেশ করুন.
• প্লেটোএআইস্ট্রিম। Web3 ইন্টেলিজেন্স। জ্ঞান প্রসারিত. এখানে প্রবেশ করুন.
• প্লেটোইএসজি। কার্বন, ক্লিনটেক, শক্তি, পরিবেশ সৌর, বর্জ্য ব্যবস্থাপনা. এখানে প্রবেশ করুন.
• প্লেটো হেলথ। বায়োটেক এবং ক্লিনিক্যাল ট্রায়াল ইন্টেলিজেন্স। এখানে প্রবেশ করুন.
• উত্স: https://physicsworld.com/a/hopfions-seen-in-a-magnetic-crystal/