Nachricht

한어Русский языкEnglishFrançaisIndonesianSanskrit日本語DeutschPortuguêsΕλληνικάespañolItalianoSuomalainenLatina

Im Bereich der Spintronik wird erwartet, dass auf magnetischen Skyrmionen basierende Spintronikgeräte die Leistungsanforderungen zukünftiger Geräte wie hohe Kapazität, hohe Geschwindigkeit und geringen Stromverbrauch erfüllen.

Magnetische Skyrmionen stehen jedoch bei der Anwendung praktischer Geräte vor vielen Herausforderungen, darunter eine effiziente Kontrolle der Erzeugung und Vernichtung von Skyrmionen.

Um dieses Problem anzugehen, verwendete die Forschungsgruppe von außerordentlichem Professor Hou Yusheng von der Fakultät für Physik der Sun Yat-sen-Universität Ab-initio-Berechnungen, um ein CrYX (Y = S, Se, Te; X = Cl, Br, I) zu berechnen. Monoschicht basierend auf der intrinsischen Dzyaloshinskii-Moriya-Wechselwirkung. Es wurde festgestellt, dass ein externes Magnetfeld das Auftreten magnetischer Skyrmionen induzieren kann.

Bild |. Hou Yusheng (Quelle: Hou Yusheng)

Auf dieser Grundlage berücksichtigten sie die nichtflüchtigen Polarisationseigenschaften zweidimensionaler ferroelektrischer Materialien und schlugen ein theoretisches Schema zur Steuerung magnetischer Skyrmionen in zweidimensionalen Van-der-Waals-Vielteilchen-Heteroübergängen vor.

Nach zwei Jahren der Erkundung und Forschung entdeckten sie die Umwandlung zwischen dem intrinsischen magnetischen Skyrmion-Zustand und dem ferromagnetischen Zustand im zweidimensionalen Van-der-Waals-Mehrkörper-Heteroübergang, der aus CrSeI und In 2 Te 3 besteht.

Um dabei zu helfen, magnetische Skyrmionen in anderen zweidimensionalen multiferroischen Heteroübergängen zu finden und zu kontrollieren, schlugen sie gleichzeitig einen prägnanten Deskriptor vor, um die Reichweite magnetischer Skyrmionen genau zu definieren.

Kürzlich wurde in Nano Letters ein verwandter Artikel mit dem Titel „Switching Intrinsic Magnetic Skyrmions with Controllable Magnetic Anisotropy in van der Waals Multiferroic Heterostructures 2] veröffentlicht und als Titelpapier der aktuellen Ausgabe ausgewählt.

Wang Zequan, Masterstudent an der Sun Yat-sen-Universität, ist der Erstautor und Hou Yusheng fungiert als korrespondierender Autor.

Abbildung |. Verwandte Artikel (Quelle: Nano Letters)

Einer der Gutachter hielt die Entdeckung intrinsischer magnetischer Skyrmionen und das Umschalten ferromagnetischer Hochtemperaturzustände im zweidimensionalen Van-der-Waals-Multiferroheteroübergang CrSeI/In 2 Te 3 für „sehr interessant“.

Gleichzeitig bemerkte dieser Gutachter, dass der in der Arbeit vorgeschlagene magnetische Skyrmion-Deskriptor als „nützlicher Leitfaden“ für die Manipulation magnetischer Skyrmionen in den vielfach untersuchten zweidimensionalen multiferroischen Van-der-Waals-Heteroübergängen dienen kann.

Ein anderer Gutachter ist der Ansicht, dass das dieses Mal vorgeschlagene theoretische Schema zur Steuerung magnetischer Skyrmionen in einem zweidimensionalen multiferroischen Van-der-Waals-Heteroübergang mithilfe kontrollierbarer magnetischer Anisotropie neu ist.

(Quelle: Nano Letters)

Innerhalb weniger Jahre könnte dieses theoretische Ergebnis potenzielle praktische Anwendungen haben.

Die erste Anwendung ist die Spurspeicherung.

Durch die präzise Steuerung der Erzeugung und Vernichtung magnetischer Skyrmionen ist es möglich, Rennstreckenspeicher mit extrem hohen Speicherdichten zu entwerfen.

Diese Art von Speicher nutzt die topologische Stabilität magnetischer Skyrmionen, um eine langfristige Speicherung von Informationen zu erreichen, und nutzt gleichzeitig die Mobilität magnetischer Skyrmionen, um ein schnelles Lesen und Schreiben von Informationen zu ermöglichen.

Dies wird die Dichte und Geschwindigkeit der Informationsspeicherung erheblich erhöhen und neue Lösungen für die zukünftige Datenspeicherung bieten.

Die zweite Anwendung sind Logikgattergeräte.

Durch die Entwicklung von Logikgattergeräten auf Basis magnetischer Skyrmionen kann eine schnelle Verarbeitung und Übertragung von Informationen erreicht werden.

Diese Art von Logikgatter-Gerät nutzt die topologische Stabilität und Mobilität magnetischer Skyrmionen, um logische Operationen an Informationen durchzuführen, was neue Möglichkeiten für Rechenschaltungen bieten kann.

Gleichzeitig kann der von ihnen vorgeschlagene magnetische Skyrmion-Deskriptor das Verhalten magnetischer Skyrmionen in zweidimensionalen Materialien genauer vorhersagen und regulieren, was sich positiv auf die Entwicklung magnetischer Skyrmion-Geräte mit besserer Leistung auswirkt.

(Quelle: Nano Letters)

Basierend auf der aktuellen Forschung haben sie klare Pläne für Folgeforschung.

Einerseits haben magnetische Skyrmionen als spezielle Spinstruktur großes Potenzial im Bereich der Spintronik.

Andererseits werden Materialien mit hoher Entropie aufgrund ihrer hervorragenden Leistungseigenschaften wie hoher Einstellbarkeit, hoher Leitfähigkeit und hoher Korrosionsbeständigkeit umfassend erforscht und im technischen Bereich eingesetzt.

Sie glauben, dass die Forschung zur Kombination magnetischer Skyrmionen und Materialien mit hoher Entropie nicht nur einen einzigartigen wissenschaftlichen Forschungswert hat, sondern auch breite Anwendungsaussichten bietet.

Daher wird das Team die stabile Existenz und Regulierung magnetischer Skyrmionen in Materialien mit hoher Entropie weiter untersuchen.

Sie hoffen, durch externe Magnetfelder, elektrische Felder, Temperatur und andere Mittel eine präzise Kontrolle des dynamischen Verhaltens magnetischer Skyrmionen zu erreichen und so den Regulierungsmechanismus magnetischer Skyrmionen in Materialien mit hoher Entropie aufzudecken.

Durch die Kombination der hervorragenden Eigenschaften hochentropischer Materialien wird das Forschungsteam neue Verbundmaterialien auf Basis magnetischer Skyrmionen entwickeln. Es wird erwartet, dass diese Materialien eine bessere Leistung, geringere Kosten und breitere Anwendungsaussichten bieten.

Verweise:

1. Yusheng Hou, Feng Xue, Liang Qiu, Zhe Wang, Ruqian Wu, Npj Computational Materials, 8, 120 (2022)

2.Wang, ZQ, Xue, F., Qiu, L., Wang, Z., Wu, R., & Hou, Y. (2024). Schalten intrinsischer magnetischer Skyrmionen mit steuerbarer magnetischer Anisotropie in van der Waals-Multiferroika-Heterostrukturen.Nano Letters, 24(14), 4117-4123.

Satz: He Chenlong, Liu Yakun

02/

03/

04/

05/