uutiset

한어Русский языкEnglishFrançaisIndonesianSanskrit日本語DeutschPortuguêsΕλληνικάespañolItalianoSuomalainenLatina

Spintroniikka-alalla magneettisiin skyrmioneihin perustuvien spintroniikkalaitteiden odotetaan täyttävän tulevaisuuden laitteiden suorituskykyvaatimukset, kuten korkean kapasiteetin, suuren nopeuden ja alhaisen virrankulutuksen.

Magneettiset skyrmionit kohtaavat kuitenkin monia haasteita käytännön laitteiden sovelluksissa, joista yksi avainongelmista on skyrmionin generoinnin ja tuhoutumisen tehokas hallinta.

Tämän ongelman ratkaisemiseksi Sun Yat-senin yliopiston fysiikan korkeakoulun apulaisprofessori Hou Yushengin tutkimusryhmä käytti ensimmäisen periaatteen laskelmia yhden CrYX-kerroksen (Y = S, Se, Te; X = Cl, Br) laskemiseen. , I) perustuu sisäiseen Dzyaloshinskii–Moriya-vuorovaikutukseen. Janus-magneettisista materiaaleista havaittiin, että ulkoinen magneettikenttä voi aiheuttaa magneettisten skyrmionien ilmaantumista [1].

Kuva |. Hou Yusheng (Lähde: Hou Yusheng)

Tämän perusteella he ottivat huomioon kaksiulotteisten ferrosähköisten materiaalien haihtumattomat polarisaatio-ominaisuudet ja ehdottivat teoreettista mallia magneettisten skyrmioiden ohjaamiseksi kaksiulotteisissa van der Waalsin monikappaleisissa heteroliitoksissa.

Kahden vuoden etsinnän ja tutkimuksen jälkeen he havaitsivat konversion sisäisen magneettisen skyrmion-tilan ja ferromagneettisen tilan välillä kaksiulotteisessa van der Waalsin monikappaleheteroliitoksessa, joka koostuu CrSeI:stä ja In 2 Te 3 :sta.

Samaan aikaan, auttaakseen löytämään ja säätelemään magneettisia skyrmioneja muissa kaksiulotteisissa moniferroisissa heteroliitoksissa, he ehdottivat tiivistä kuvaajaa magneettisten skyrmionien alueen tarkasti määrittelemiseksi.

Äskettäin Nano Lettersissä[2] julkaistiin aiheeseen liittyvä artikkeli "Switching Intrinsic Magnetic Skyrmions with Controllable Magnetic Anisotropy with Controllable Magnetic Anisotropy in van der Waals Multiferroic Heterostructures", ja se valittiin nykyisen numeron kansipaperiksi.

Sun Yat-senin yliopiston maisteriopiskelija Wang Zequan on ensimmäinen kirjoittaja, ja Hou Yusheng toimii vastaavana kirjoittajana.

Kuva | Aiheeseen liittyvät paperit (Lähde: Nano Letters)

Yksi arvioijista piti luontaisten magneettisten skyrmionien löytämistä ja korkean lämpötilan ferromagneettisten tilojen vaihtamista kaksiulotteisessa van der Waalsin moniferroheteroliitoksessa CrSeI/In 2 Te 3 "erittäin mielenkiintoisena".

Samanaikaisesti tämä arvioija kommentoi, että heidän julkaisussa ehdottamansa magneettisen skyrmion-kuvaaja voi toimia "hyödyllisenä oppaana" magneettisten skyrmionien manipuloinnissa laajasti tutkituissa kaksiulotteisissa van der Waalsin moniferroisissa heteroliitoksissa.

Toinen arvioija uskoo, että tällä kertaa ehdotettu teoreettinen suunnitelma magneettisten skyrmionien ohjaamiseksi kaksiulotteisessa van der Waalsin moniferroisessa heteroliitoksessa käyttämällä ohjattavaa magneettista anisotropiaa on uusi.

(Lähde: Nano Letters)

Muutaman vuoden sisällä tällä teoreettisella tuloksella voi olla potentiaalisia käytännön sovelluksia.

Ensimmäinen sovellus on raitamuisti.

Ohjaamalla tarkasti magneettisten skyrmionien luomista ja tuhoamista on mahdollista suunnitella kilparatamuisteja, joilla on erittäin korkea tallennustiheys.

Tällainen muisti hyödyntää magneettisten skyrmionien topologista stabiilisuutta tiedon pitkäaikaisen tallennuksen saavuttamiseksi ja samalla hyödyntää magneettisten skyrmionien liikkuvuutta nopean tiedon lukemisen ja kirjoittamisen saavuttamiseksi.

Tämä lisää huomattavasti tiedon tallennustiheyttä ja -nopeutta ja tarjoaa uusia ratkaisuja tulevaisuuden tiedontallennusta varten.

Toinen sovellus on logiikkaporttilaitteet.

Suunnittelemalla magneettisiin skyrmioneihin perustuvia logiikkaporttilaitteita voidaan saavuttaa nopea tiedonkäsittely ja tiedonsiirto.

Tällainen logiikkaporttilaite hyödyntää magneettisten skyrmionien topologista vakautta ja liikkuvuutta loogisten operaatioiden toteuttamiseen informaatiolle, mikä voi tarjota uusia mahdollisuuksia laskentapiireille.

Samanaikaisesti heidän ehdottamansa magneettinen skyrmion-kuvaaja voi tarkemmin ennustaa ja säädellä magneettisten skyrmionien käyttäytymistä kaksiulotteisissa materiaaleissa, mikä on hyödyllistä magneettisten skyrmion-laitteiden suunnittelussa, joilla on parempi suorituskyky.

(Lähde: Nano Letters)

Heillä on nykyisen tutkimuksen perusteella selkeät suunnitelmat jatkotutkimukselle.

Toisaalta magneettisilla skyrmioneilla on erityisenä spinrakenteena suuri potentiaali spintroniikan alalla.

Toisaalta korkean entropian materiaaleja on tutkittu ja käytetty laajasti tekniikan alalla niiden erinomaisten suorituskykyominaisuuksien, kuten korkean virittävyyden, korkean johtavuuden ja korkean korroosionkestävyyden, ansiosta.

He uskovat, että magneettisten skyrmionien ja korkean entropian materiaalien yhdistelmää koskevalla tutkimuksella ei ole vain ainutlaatuista tieteellistä tutkimusarvoa, vaan sillä on myös laajat sovellusmahdollisuudet.

Siksi ryhmä tutkii edelleen magneettisten skyrmionien vakaata olemassaoloa ja säätelyä korkean entropian materiaaleissa.

Erilaisten keinojen, kuten ulkoisen magneettikentän, sähkökentän, lämpötilan jne. avulla he toivovat saavuttavansa tarkan hallinnan magneettisten skyrmionien dynaamiseen käyttäytymiseen, mikä paljastaa magneettisten skyrmionien säätelymekanismin korkean entropian materiaaleissa.

Yhdistämällä korkean entropian materiaalien erinomaiset ominaisuudet, tutkimusryhmä kehittää uusia komposiittimateriaaleja, jotka perustuvat magneettisiin skyrmioneihin. Näillä materiaaleilla odotetaan olevan parempi suorituskyky, alhaisemmat kustannukset ja laajemmat käyttömahdollisuudet.

Viitteet:

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). Sisäisten magneettisten skyrmioiden kytkeminen hallittavalla magneettisella anisotropialla van der Waalsin multiferroisissa heterorakenteissa. Nano Letters, 24(14), 4117-4123.

Ladonta: He Chenlong, Liu Yakun

02/

03/

04/

05/