Nanotechnology Now - Press Release: Scientists Use Heat To Create Transformations Between Skyrmions And Antiskyrmions

เผยแพร่ซ้ำโดยเพลโต

ผู้ติดตาม: 0

หน้าแรก > ข่าวประชา > Scientists use heat to create transformations between skyrmions and antiskyrmions

นามธรรม:
In an experiment that could help the development of new spintronics devices with low energy consumption, researchers from RIKEN and collaborators have used heat and magnetic fields to create transformations between spin textures—magnetic vortices and antivortices known as skyrmions and antiskyrmions — in a single crystal thin plate device. Importantly, they achieved this at room temperature.

นักวิทยาศาสตร์ใช้ความร้อนเพื่อสร้างการเปลี่ยนแปลงระหว่างสกายร์เมียนและแอนตี้สกายร์เมียน

Wako, Japan | Posted on January 12th, 2024

Skyrmions and antiskyrmions, which are textures that exist within special magnetic materials involving the spin of the electrons in the material, are an active area of research, as they could be used for next-generation memory devices for example, with skyrmions acting as a “1” bit and antiskyrmions a “0” bit. In the past, scientists have been able to move them in a variety of ways, and to create transformations between them using electric current. However, because current electronic devices consume electrical power and produce waste heat, the researchers in the group, led by Xiuzhen Yu at the RIKEN Center for Emergent Matter Science, decided to see if they could find a way to create the transformations using heat gradients.

ตามที่ Yu กล่าว "เนื่องจากประมาณสองในสามของพลังงานที่ผลิตโดยโรงไฟฟ้า รถยนต์ เตาเผาขยะ และโรงงานต่างๆ สูญเปล่าในรูปของความร้อน เราจึงคิดว่าการพยายามสร้างการเปลี่ยนแปลงระหว่าง skyrmions และ antiskyrimions นั้นถือเป็นสิ่งสำคัญ ซึ่งได้ทำไปแล้วก่อนหน้านี้ ใช้กระแสไฟฟ้า-ใช้ความร้อน”

To perform the research, published in Nature Communications, the researchers used a focused-ion beam—an extremely precise fabrication system—to create a microdevice from the bulk single crystal magnet (Fe0.63Ni0.3Pd0.07)3P, composed of iron, nickel, palladium, and phosphorous atoms, and then used Lorentz scanning microscopy—an advanced method for examining the magnetic properties of materials at very small scales.

สิ่งที่พวกเขาค้นพบคือเมื่อมีการไล่ระดับอุณหภูมิกับคริสตัลพร้อมกันกับสนามแม่เหล็ก ที่อุณหภูมิห้อง แอนตีสกายร์เมียนที่อยู่ภายในจะเปลี่ยนเป็นฟองอากาศที่ไม่ใช่ทอพอโลยีเป็นอันดับแรก ซึ่งเป็นสถานะการเปลี่ยนผ่านระหว่างสกายร์เมียนและแอนตีสกายร์เมียน จากนั้นจึงเปลี่ยนเป็นสกายร์เมียน เมื่อมีการไล่ระดับอุณหภูมิเพิ่มขึ้น จากนั้นพวกมันก็ยังคงอยู่ในรูปแบบที่เสถียรเหมือนท้องฟ้าแม้ว่าการไล่ระดับความร้อนจะถูกกำจัดออกไปก็ตาม

นี่เป็นการค้นพบที่สอดคล้องกับความคาดหวังทางทฤษฎี แต่การค้นพบครั้งที่สองทำให้กลุ่มประหลาดใจ Fehmi Sami Yasin นักวิจัยหลังปริญญาเอกในกลุ่มของ Yu กล่าวว่า "เรารู้สึกประหลาดใจที่พบว่าเมื่อไม่ได้ใช้สนามแม่เหล็ก การไล่ระดับความร้อนทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงจาก skyrmions ไปเป็น antiskyrmions ซึ่งยังคงมีเสถียรภาพภายในวัสดุ"

“สิ่งที่น่าตื่นเต้นมากเกี่ยวกับเรื่องนี้” เขากล่าวต่อ “นั่นหมายความว่าเราสามารถใช้การไล่ระดับความร้อนได้ โดยพื้นฐานแล้วใช้ความร้อนเหลือทิ้ง เพื่อขับเคลื่อนการเปลี่ยนแปลงระหว่างสกายร์เมียนและแอนตีสกายร์เมียน ขึ้นอยู่กับว่ามีการใช้สนามแม่เหล็กหรือไม่ สิ่งสำคัญอย่างยิ่งคือเราสามารถทำเช่นนี้ได้ที่อุณหภูมิห้อง สิ่งนี้สามารถเปิดทางให้กับอุปกรณ์จัดเก็บข้อมูลประเภทใหม่ เช่น อุปกรณ์หน่วยความจำแบบไม่ลบเลือนที่ใช้ความร้อนเหลือทิ้ง”

According to Yu, “We are very excited about his finding, and plan to continue our work to manipulate skyrmions and antiskymions in new and more efficient ways, including the thermal control of antiskyrmion motion, with the goal to build actual thermospintronic and other spintronics devices that could be used in our everyday lives. To make better devices we need to thoroughly explore various device designs and geometries.”

####

สำหรับข้อมูลเพิ่มเติมกรุณาคลิก โปรดคลิกที่นี่เพื่ออ่านรายละเอียดเพิ่มเติม

ติดต่อ:
เจนส์ วิลคินสัน
RIKEN
สำนักงาน: 81-484-621-424

ลิขสิทธิ์ © ริเก้น

หากคุณมีความคิดเห็นโปรด ติดต่อ เรา

ผู้ออกข่าวประชาสัมพันธ์ไม่ใช่ 7th Wave, Inc. หรือ Nanotechnology Now มีหน้าที่รับผิดชอบต่อความถูกต้องของเนื้อหา แต่เพียงผู้เดียว

บุ๊คมาร์ค: