Phát hiện xoáy từ trường siêu nhỏ trong vật liệu chứa sắt

02 Tháng Tư, 2023 (Tin tức Nanowerk) Vi điện tử là nền tảng của nhiều công nghệ hiện đại ngày nay, bao gồm điện thoại thông minh, máy tính xách tay và thậm chí cả siêu máy tính. Nó dựa trên khả năng cho phép và ngăn chặn dòng điện tử đi qua vật liệu. Điện tử quay, hay điện tử học, là một sản phẩm phụ. Nó dựa trên sự quay của các electron và thực tế là electron quay cùng với điện tích tạo ra từ trường. Charudatta Phatak, trưởng nhóm bộ phận Khoa học Vật liệu tại Bộ Năng lượng Hoa Kỳ (DOE) cho biết: “Đặc tính này có thể được khai thác để xây dựng các khối trong bộ lưu trữ bộ nhớ máy tính trong tương lai, giống như bộ não và các hệ thống máy tính mới khác, cũng như vi điện tử hiệu suất cao. ) Phòng thí nghiệm quốc gia Argonne. Một nhóm bao gồm các nhà nghiên cứu tại Argonne và Phòng thí nghiệm Từ trường Cao Quốc gia (MagLab) đã phát hiện ra các tính chất đáng ngạc nhiên trong một vật liệu từ tính gồm sắt, gecmani và telua. Vật liệu này ở dạng tấm mỏng có độ dày chỉ từ vài đến 10 nguyên tử. Nó được gọi là sắt từ 2D. Nhóm nghiên cứu đã phát hiện ra rằng hai loại từ trường có thể cùng tồn tại trong vật liệu siêu mỏng này. Các nhà khoa học gọi chúng là meron và skyrmion. Chúng giống như những hệ thống bão xoáy thu nhỏ nằm rải rác trên mặt phẳng của sắt từ. Nhưng chúng khác nhau về kích thước và hành vi xoáy. Mô phỏng ghi lại kết cấu xoáy khác nhau của skyrmion và meron quan sát được trong màng mỏng sắt từ. (Hình ảnh của Đại học Edinburgh/dựa trên hình ảnh kính hiển vi do Argonne thu thập trên các mẫu được chuẩn bị tại MagLab) Được biết đến và nghiên cứu trong khoảng 15 năm, skyrmion có kích thước khoảng 100 nanomet — xấp xỉ bằng một phân tử vi rút đơn lẻ — và từ trường của chúng chảy trong các mẫu phức tạp, giống như các sợi của một nút thắt trong một sợi dây thừng. Chỉ mới được phát hiện gần đây, meron có kích thước gần giống nhau và có từ trường xoáy xung quanh như xoáy nước. Luis Balicas, người giữ một cuộc hẹn chung tại MagLab và Đại học bang Florida cho biết: “Cả skyrmion và meron đều rất ổn định vì giống như các nút thắt được buộc chặt, chúng rất khó gỡ rối. “Sự ổn định này cùng với đặc tính từ tính của chúng khiến chúng trở thành vật mang thông tin hấp dẫn.” Nhóm nghiên cứu là những người đầu tiên quan sát đồng thời cả hai kết cấu từ tính này trong một màng mỏng ở nhiệt độ thấp, từ âm 280 đến âm 155 độ F. Ngoài ra, các meron vẫn tồn tại ở nhiệt độ phòng, một cân nhắc quan trọng để khai thác chúng trong các thiết bị thực tế. Trước đây, chúng chỉ được quan sát thấy ở nhiệt độ thấp hơn nhiều trong các vật liệu khác nhau. Nhóm nghiên cứu cũng chỉ ra rằng có thể phát hiện được skyrmion và meron từ tác động của chúng lên dòng điện đặt vào, bằng cách đo điện áp. Tính năng này có nghĩa là chúng có thể thích ứng với mã nhị phân được sử dụng trong tất cả các máy tính kỹ thuật số. Mã này bao gồm sự kết hợp của 1 và 0. Trong một thiết bị spintronic, 1 sẽ được biểu thị bằng tín hiệu điện phát hiện skyrmion hoặc meron. Khi đó, sự vắng mặt của tín hiệu điện sẽ chuyển thành 0. Việc phát hiện và mô tả đặc điểm của các kết cấu từ tính khác nhau trong một màng dày chưa đến mười nguyên tử cần một công cụ khoa học đặc biệt. Nhà vật lý Argonne Yue Li đã dẫn đầu nhiệm vụ đầy thách thức đó bằng cách sử dụng một thiết bị gọi là kính hiển vi điện tử truyền qua Lorentz (TEM). Kính hiển vi này bao gồm công nghệ hiệu chỉnh quang sai để cải thiện độ phân giải của nó. TEM này có thể trực quan hóa quá trình từ hóa của vật liệu ở cấp độ nano dưới các từ trường khác nhau trong một dải nhiệt độ rộng, một khả năng độc nhất có tại Argonne. Phạm vi kéo dài từ âm 280 độ F đến nhiệt độ phòng. Nhóm đã thực hiện thêm hình ảnh từ tính và hình ảnh khác tại Trung tâm Vật liệu Nano của Argonne, một cơ sở người dùng của Văn phòng Khoa học DOE. Balicas cho biết: “Cần có nhiều nghiên cứu cơ bản hơn nữa để hiểu đầy đủ hành vi của skyrmion và meron trong các điều kiện khác nhau và cách sử dụng chúng trong mã hóa thông tin. “Có nhiều kế hoạch dường như là khoa học viễn tưởng. Chúng ta không thể dự đoán tương lai, nhưng có vẻ như một hoặc nhiều khả năng sẽ thành hiện thực.” Nghiên cứu đã được xuất bản trong Vật liệu tiên tiến (“Sự cùng tồn tại của Meron với Skyrmion trong Sắt từ trung tâm Van Der Waals Fe5–xGeTe2").

• Phân phối nội dung và PR được hỗ trợ bởi SEO. Được khuếch đại ngay hôm nay.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Khuếch đại kiến ​​thức. Truy cập Tại đây.
• nguồn: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=62722.php