Vortexuri magnetice învolburate ultramici detectate în material care conține fier

02 aprilie 2023 (Știri Nanowerk) Microelectronica formează baza multor tehnologii moderne de astăzi, inclusiv smartphone-uri, laptop-uri și chiar supercomputere. Se bazează pe capacitatea de a permite și de a opri fluxul de electroni printr-un material. Spin electronics, sau spintronica, este o spin-off. Se bazează pe spinul electronilor și pe faptul că spinul electronului împreună cu sarcina electrică creează un câmp magnetic. „Această proprietate ar putea fi exploatată pentru a construi blocuri în stocarea viitoare a memoriei computerelor, sisteme de calcul asemănătoare creierului și alte sisteme de calcul noi și microelectronice de înaltă eficiență”, a declarat Charudatta Phatak, lider de grup în divizia de Știința Materialelor din cadrul Departamentului de Energie al SUA (DOE). ) Laboratorul Național Argonne. O echipă care include cercetători de la Argonne și Laboratorul Național de Câmp Magnetic Înalt (MagLab) a descoperit proprietăți surprinzătoare într-un material magnetic de fier, germaniu și teluriu. Acest material este sub forma unei foi subțiri care are doar câțiva până la 10 atomi în grosime. Se numește feromagnet 2D. Echipa a descoperit că două tipuri de câmpuri magnetice pot coexista în acest material ultrasubțire. Oamenii de știință le numesc meroni și skyrmioni. Sunt ca niște sisteme de furtună în miniatură învolburând peisajul plat al feromagnetului. Dar diferă în mărime și comportament învolburat. Simulare care captează diferitele texturi învolburate de skyrmion și meroni observate în filmul subțire feromagnet. (Imagine de la Universitatea din Edinburgh/pe baza imaginilor de microscopie colectate de Argonne pe probe pregătite la MagLab) Cunoscuți și studiati de aproximativ 15 ani, skyrmionii au o dimensiune de aproximativ 100 de nanometri - aproximativ la fel ca o moleculă de virus unică - iar câmpurile lor magnetice curg în modele complicate, asemănătoare cu cele ale șuvițelor unui nod într-o frânghie. Descoperiți recent, meronii au aproximativ aceeași dimensiune și au câmpuri magnetice care se învârtesc ca niște vârtejuri. „Atât skyrmionii, cât și meronii sunt foarte stabili, deoarece, la fel ca nodurile bine legate, sunt greu de descurcat”, a spus Luis Balicas, care deține o întâlnire comună la MagLab și la Universitatea de Stat din Florida. „Această stabilitate, împreună cu proprietățile lor magnetice, îi fac atractivi ca purtători de informații.” Echipa este prima care a observat ambele texturi magnetice într-o peliculă subțire în același timp la temperatură scăzută, de la minus 280 la minus 155 de grade Fahrenheit. De asemenea, meronii au rămas prezenți până la temperatura camerei, un aspect important pentru exploatarea lor în dispozitive practice. În trecut, acestea au fost observate doar la temperaturi mult mai scăzute în diferite materiale. Echipa a mai arătat că skyrmionii și meronii sunt detectabili din efectul lor asupra unui curent aplicat, prin măsurarea tensiunii. Această caracteristică înseamnă că sunt adaptabile la codul binar utilizat în toate computerele digitale. Acest cod constă din combinații de 1 și 0. Într-un dispozitiv spintronic, un 1 ar fi indicat de un semnal electric care detectează un skyrmion sau meron. Absența unui semnal electric ar transmite apoi un 0. Detectarea și caracterizarea diferitelor texturi magnetice dintr-un film mai mic de zece atomi de grosime a necesitat un instrument științific special. Fizicianul Argonne Yue Li a condus această sarcină provocatoare folosind un instrument numit microscop electronic cu transmisie Lorentz (TEM). Acest microscop include tehnologia de corectare a aberațiilor pentru a-și îmbunătăți rezoluția. Acest TEM poate vizualiza magnetizarea materialelor la scară nanometrică sub diferite câmpuri magnetice pe o gamă largă de temperaturi, o capacitate unică disponibilă la Argonne. Intervalul se extinde de la minus 280 Fahrenheit la temperatura camerei. Echipa a efectuat imagini magnetice suplimentare și alte imagini la Centrul Argonne pentru Materiale la scară nanometrică, o facilitate pentru utilizatori DOE Office of Science. „Este nevoie de mult mai multe cercetări de bază pentru a înțelege pe deplin comportamentul skyrmionilor și meronilor în diferite condiții și cum să le folosească în codificarea informațiilor”, a spus Balicas. „Multe scheme aparent științifico-fantastice sunt acolo. Nu putem prezice viitorul, dar se pare că unul sau mai multe s-ar putea realiza.” Cercetarea a fost publicată în Materiale avansate („Coexistența Meronilor cu Skyrmions în Ferromagnetul Centrosimetric Van Der Waals Fe5–xGeTe2 ).

• Distribuție de conținut bazat pe SEO și PR. Amplifică-te astăzi.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Cunoștințe amplificate. Accesați Aici.
• Sursa: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=62722.php