现在的纳米技术 - 新闻稿：科学家利用热量在斯格明子和反斯格明子之间创造转变

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摘要：
在一项有助于开发低能耗新型自旋电子器件的实验中，RIKEN 的研究人员及其合作者利用热和磁场在单晶薄层中创建自旋纹理（磁涡旋和反涡旋，称为斯格明子和反斯格明子）之间的转换。板装置。重要的是，他们在室温下实现了这一点。

科学家利用热量在斯格明子和反斯格明子之间产生转变

日本和光 |发表于 12 年 2024 月 XNUMX 日

斯格明子和反斯格明子是存在于特殊磁性材料中的纹理，涉及材料中电子的自旋，是一个活跃的研究领域，因为它们可以用于下一代存储设备，例如，斯格明子充当“ 1”位，反斯格明子为“0”位。过去，科学家们已经能够以多种方式移动它们，并利用电流在它们之间产生转变。然而，由于当前的电子设备会消耗电能并产生废热，日本理化学研究所新兴物质科学中心的 Yu Xiuzhen Yu 领导的研究小组决定看看是否能找到一种利用热梯度来产生转变的方法。

Yu 表示：“由于发电厂、汽车、焚化炉和工厂产生的大约三分之二的能量都被浪费为热量，我们认为尝试在斯格明子和反斯格明子之间进行转换非常重要——这在之前已经完成了使用电流——使用热量。”

为了进行这项发表在《自然通讯》上的研究，研究人员使用聚焦离子束（一种极其精确的制造系统）从块状单晶磁体 (Fe0.63Ni0.3Pd0.07)3P 中制造出微型器件，该磁体由铁、镍、钯和磷原子，然后使用洛伦兹扫描显微镜——一种在非常小尺度上检查材料磁性的先进方法。

他们发现，当在室温下对晶体同时施加温度梯度和磁场时，晶体中的反斯格明子首先转变为非拓扑气泡（斯格明子和反斯格明子之间的一种过渡态），然后转变为斯格明子，随着温度梯度的升高。即使热梯度被消除，它们仍保持稳定的斯格明子构型。

这一发现与理论预期一致，但第二个发现令团队感到惊讶。 Yu团队的博士后研究员Fehmi Sami Yasin表示，“我们还惊讶地发现，当不施加磁场时，热梯度导致从斯格明子到反斯格明子的转变，而反斯格明子在材料内也保持稳定。”

“这一点非常令人兴奋，”他继续说道，“这意味着我们可以使用热梯度（基本上是利用废热）来驱动斯格明子和反斯格明子之间的转变，具体取决于是否施加磁场。特别重要的是我们能够在室温下做到这一点。这可能为新型信息存储设备（例如利用废热的非易失性存储设备）开辟道路。”

Yu 表示：“我们对他的发现感到非常兴奋，并计划继续以新的、更有效的方式操纵斯格明子和反斯格明子，包括反斯格明子运动的热控制，目标是构建真正的热自旋电子学和其他自旋电子学器件可以在我们的日常生活中使用。为了制造更好的设备，我们需要彻底探索各种设备设计和几何形状。”

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詹斯·威尔金森
RIKEN
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