철 함유 물질에서 검출된 초소형 소용돌이 자기 소용돌이

02년 2023월 XNUMX일(나노 워크 뉴스) 마이크로일렉트로닉스는 스마트폰, 랩탑, 심지어 슈퍼컴퓨터를 포함하여 오늘날 많은 현대 기술의 기반을 형성합니다. 그것은 재료를 통한 전자의 흐름을 허용하고 중지하는 능력에 기반합니다. 스핀 일렉트로닉스 또는 스핀트로닉스는 스핀오프입니다. 전자의 스핀과 전하와 함께 전자 스핀이 자기장을 생성한다는 사실에 기반합니다. "이 속성은 미래의 컴퓨터 메모리 저장, 뇌와 유사한 다른 새로운 컴퓨팅 시스템 및 고효율 마이크로 전자 공학의 빌딩 블록에 활용될 수 있습니다. ) 아르곤 국립 연구소. Argonne과 National High Magnetic Field Laboratory(MagLab)의 연구원을 포함한 팀은 철, 게르마늄 및 텔루륨의 자성 물질에서 놀라운 특성을 발견했습니다. 이 물질은 두께가 원자의 수에서 10개에 불과한 얇은 시트 형태입니다. 2D 강자성체라고 합니다. 연구팀은 이 초박형 물질에 두 종류의 자기장이 공존할 수 있음을 발견했다. 과학자들은 그들을 메론과 스커미온이라고 부릅니다. 그것들은 강자석의 평평한 풍경에 점재하는 소형 소용돌이 폭풍 시스템과 같습니다. 그러나 그들은 크기와 소용돌이치는 행동이 다릅니다. 강자성체 박막에서 관찰되는 스커미온과 메론의 서로 다른 소용돌이 질감을 캡처한 시뮬레이션. (에든버러 대학의 이미지/MagLab에서 준비한 샘플에 대해 Argonne이 수집한 현미경 이미지 기반) 약 15년 ​​동안 알려지고 연구된 스커미온은 크기가 약 100나노미터(바이러스 분자 하나와 거의 동일)이며 자기장이 흐릅니다. 복잡한 패턴으로, 로프의 매듭 가닥과 유사합니다. 최근에야 발견된 메론은 거의 같은 크기이며 소용돌이처럼 소용돌이치는 자기장을 가지고 있습니다. MagLab과 Florida State University에서 공동 직책을 맡은 Luis Balicas는 "skyrmions와 merons는 모두 단단히 묶인 매듭처럼 풀기가 어렵기 때문에 매우 안정적입니다."라고 말했습니다. "자기 특성과 함께 이러한 안정성은 정보 전달자로서 매력적입니다." 이 팀은 화씨 영하 280도에서 영하 155도까지의 저온에서 동시에 얇은 필름에서 이 두 자기 질감을 관찰한 최초의 팀입니다. 또한, 메론은 상온까지 존재하는데, 이는 실제 장치에서 메론을 활용하는 데 중요한 고려 사항입니다. 과거에는 서로 다른 물질에서 훨씬 낮은 온도에서만 관찰되었습니다. 연구팀은 또한 스커미온과 메론이 전압을 측정함으로써 인가된 전류에 미치는 영향에서 감지할 수 있음을 보여주었다. 이 기능은 모든 디지털 컴퓨터에서 사용되는 이진 코드에 적응할 수 있음을 의미합니다. 이 코드는 1과 0의 조합으로 구성됩니다. 스핀트로닉스 장치에서 1은 스커미온이나 메론을 감지하는 전기 신호로 표시됩니다. 그러면 전기 신호가 없으면 0이 전달됩니다. 280개 원자 두께 미만의 필름에서 다양한 자기 텍스처를 감지하고 특성화하려면 특별한 과학적 도구가 필요했습니다. Argonne 물리학자 Yue Li는 Lorentz 투과 전자 현미경(TEM)이라는 장비를 사용하여 이 어려운 작업을 이끌었습니다. 이 현미경에는 해상도를 향상시키기 위해 수차 보정 기술이 포함되어 있습니다. 이 TEM은 Argonne에서 사용할 수 있는 고유한 기능인 넓은 온도 범위에 걸쳐 서로 다른 자기장에서 나노 크기로 재료의 자화를 시각화할 수 있습니다. 범위는 화씨 영하 XNUMX도에서 실온까지입니다. 이 팀은 DOE Office of Science 사용자 시설인 Argonne의 Center for Nanoscale Materials에서 추가 자기 및 기타 이미징을 수행했습니다. "다양한 조건에서 스커미온과 메론의 행동을 완전히 이해하고 정보를 코딩하는 데 사용하는 방법을 완전히 이해하려면 훨씬 더 많은 기본 연구가 필요합니다."라고 Balicas는 말했습니다. “공상과학 소설처럼 보이는 계획이 많이 있습니다. 우리는 미래를 예측할 수 없지만 하나 이상의 결실을 맺을 가능성이 있는 것 같습니다.” 이 연구는 고급 재료 (“중심 대칭 Van Der Waals Ferromagnet Fe에서 Meron과 Skyrmions의 공존5~x게테2").

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• 출처: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=62722.php