Νέα

한어Русский языкEnglishFrançaisIndonesianSanskrit日本語DeutschPortuguêsΕλληνικάespañolItalianoSuomalainenLatina

Στον τομέα της σπιντρονικής, οι συσκευές spintronic που βασίζονται σε μαγνητικά σκυρμιόνια αναμένεται να πληρούν τις απαιτήσεις απόδοσης μελλοντικών συσκευών όπως υψηλή χωρητικότητα, υψηλή ταχύτητα και χαμηλή κατανάλωση ενέργειας.

Ωστόσο, τα μαγνητικά σκυρμιόνια αντιμετωπίζουν πολλές προκλήσεις στην εφαρμογή πρακτικών συσκευών, μεταξύ των οποίων ο αποτελεσματικός έλεγχος της παραγωγής και της εξάλειψης του σκυρμιονίου είναι ένα από τα βασικά προβλήματα.

Για να αντιμετωπίσει αυτό το πρόβλημα, η ερευνητική ομάδα του αναπληρωτή καθηγητή Hou Yusheng από τη Σχολή Φυσικής του Πανεπιστημίου Sun Yat-sen χρησιμοποίησε υπολογισμούς πρώτων αρχών για να υπολογίσει ένα CrYX (Y = S, Se, Te; X = Cl, Br, I) μονοστιβάδα που βασίζεται στην εγγενή αλληλεπίδραση Dzyaloshinskii-Moriya Βρέθηκε στα μαγνητικά υλικά Janus ότι ένα εξωτερικό μαγνητικό πεδίο μπορεί να προκαλέσει την εμφάνιση μαγνητικών σκυρμιονίων [1].

Εικόνα |. Hou Yusheng (Πηγή: Hou Yusheng)

Σε αυτή τη βάση, έλαβαν υπόψη τα χαρακτηριστικά μη πτητικής πόλωσης των δισδιάστατων σιδηροηλεκτρικών υλικών και πρότειναν ένα θεωρητικό σχήμα για τον έλεγχο των μαγνητικών σκυρμιονίων σε δισδιάστατες ετεροσυνδέσεις πολλών σωμάτων van der Waals.

Μετά από δύο χρόνια εξερεύνησης και έρευνας, ανακάλυψαν τη μετατροπή μεταξύ της εγγενούς κατάστασης μαγνητικού σκυρμιονίου και της σιδηρομαγνητικής κατάστασης στη δισδιάστατη ετεροσύνδεση πολλαπλών σωμάτων van der Waals που αποτελείται από CrSeI και In 2 Te 3 .

Ταυτόχρονα, για να βοηθήσουν στην εύρεση και τον έλεγχο των μαγνητικών σκυρμιονίων σε άλλες δισδιάστατες πολυσιδηροϊκές ετεροσυνθέσεις, πρότειναν έναν συνοπτικό περιγραφέα για να ορίσει με ακρίβεια το εύρος των μαγνητικών σκυρμιονίων.

Πρόσφατα, μια σχετική εργασία δημοσιεύτηκε στο Nano Letters με τίτλο «Switching Intrinsic Magnetic Skyrmions with Controllable Magnetic Anisotropy in van der Waals Multiferroic Heterostructures 2], και επιλέχθηκε ως εξώφυλλο του τρέχοντος τεύχους.

Ο Wang Zequan, φοιτητής μεταπτυχιακού στο Πανεπιστήμιο Sun Yat-sen, είναι ο πρώτος συγγραφέας και ο Hou Yusheng είναι ο αντίστοιχος συγγραφέας.

Σχήμα |. Σχετικές εργασίες (Πηγή: Nano Letters)

Ένας από τους αναθεωρητές θεώρησε την ανακάλυψη εγγενών μαγνητικών σκυρμιονίων και την εναλλαγή σιδηρομαγνητικών καταστάσεων υψηλής θερμοκρασίας στη δισδιάστατη πολυφερροθεωρητική διασύνδεση van der Waals CrSeI/In 2 Te 3 ως «πολύ ενδιαφέρουσα».

Ταυτόχρονα, αυτός ο αναθεωρητής σχολίασε ότι ο περιγραφέας μαγνητικού σκυρμιονίου που πρότειναν στην εργασία μπορεί να χρησιμεύσει ως "χρήσιμος οδηγός" για το χειρισμό των μαγνητικών σκυρμιονίων στις ευρέως μελετημένες δισδιάστατες πολυσιδηροϊκές ετεροσυνθέσεις van der Waals.

Ένας άλλος αναθεωρητής πιστεύει ότι το θεωρητικό σχήμα που προτείνεται αυτή τη φορά για τον έλεγχο των μαγνητικών σκυρμιονίων σε μια δισδιάστατη πολυσιδηροϊκή ετεροσύνδεση van der Waals με χρήση ελεγχόμενης μαγνητικής ανισοτροπίας είναι νέο.

(Πηγή: Nano Letters)

Μέσα σε λίγα χρόνια, αυτό το θεωρητικό αποτέλεσμα μπορεί να έχει πιθανές πρακτικές εφαρμογές.

Η πρώτη εφαρμογή είναι η μνήμη κομματιού.

Με τον ακριβή έλεγχο της δημιουργίας και της εξάλειψης των μαγνητικών σκυρμιονίων, είναι δυνατό να σχεδιαστούν μνήμες πίστας με εξαιρετικά υψηλές πυκνότητες αποθήκευσης.

Αυτό το είδος μνήμης χρησιμοποιεί την τοπολογική σταθερότητα των μαγνητικών σκυρμιονίων για την επίτευξη μακροπρόθεσμης αποθήκευσης πληροφοριών, και ταυτόχρονα χρησιμοποιεί την κινητικότητα των μαγνητικών σκυρμιονίων για την επίτευξη ταχείας ανάγνωσης και εγγραφής πληροφοριών.

Αυτό θα αυξήσει σημαντικά την πυκνότητα και την ταχύτητα της αποθήκευσης πληροφοριών και θα παρέχει νέες λύσεις για μελλοντική αποθήκευση δεδομένων.

Η δεύτερη εφαρμογή είναι οι συσκευές λογικής πύλης.

Σχεδιάζοντας συσκευές λογικής πύλης που βασίζονται σε μαγνητικά σκυρμιόνια, μπορεί να επιτευχθεί ταχεία επεξεργασία και μετάδοση πληροφοριών.

Αυτό το είδος της συσκευής λογικής πύλης χρησιμοποιεί την τοπολογική σταθερότητα και την κινητικότητα των μαγνητικών σκυρμιονίων για να εφαρμόσει λογικές πράξεις σε πληροφορίες, οι οποίες μπορούν να παρέχουν νέες δυνατότητες για υπολογιστικά κυκλώματα.

Ταυτόχρονα, ο περιγραφέας μαγνητικού skyrmion που πρότειναν μπορεί να προβλέψει και να ρυθμίσει με μεγαλύτερη ακρίβεια τη συμπεριφορά των μαγνητικών skyrmion σε δισδιάστατα υλικά, κάτι που είναι ευεργετικό για το σχεδιασμό συσκευών μαγνητικού skyrmion με καλύτερη απόδοση.

(Πηγή: Nano Letters)

Με βάση την τρέχουσα έρευνα, έχουν σαφή σχέδια για περαιτέρω έρευνα.

Αφενός, τα μαγνητικά σκυρμιόνια, ως ειδική δομή σπιν, έχουν μεγάλες δυνατότητες στον τομέα της σπιντρονικής.

Από την άλλη πλευρά, τα υλικά υψηλής εντροπίας έχουν ερευνηθεί και εφαρμοστεί ευρέως στον τομέα της μηχανικής λόγω των εξαιρετικών χαρακτηριστικών απόδοσης τους, όπως η υψηλή συντονισιμότητα, η υψηλή αγωγιμότητα και η υψηλή αντοχή στη διάβρωση.

Πιστεύουν ότι η έρευνα για τον συνδυασμό μαγνητικών σκυρμιονίων και υλικών υψηλής εντροπίας όχι μόνο έχει τη μοναδική επιστημονική ερευνητική της αξία, αλλά έχει και ευρείες προοπτικές εφαρμογής.

Ως εκ τούτου, η ομάδα θα μελετήσει περαιτέρω τη σταθερή ύπαρξη και ρύθμιση των μαγνητικών σκυρμιονίων σε υλικά υψηλής εντροπίας.

Μέσω εξωτερικών μαγνητικών πεδίων, ηλεκτρικών πεδίων, θερμοκρασίας και άλλων μέσων, ελπίζουν να επιτύχουν ακριβή έλεγχο της δυναμικής συμπεριφοράς των μαγνητικών σκυρμιονίων, αποκαλύπτοντας έτσι τον μηχανισμό ρύθμισης των μαγνητικών σκυρμιονίων σε υλικά υψηλής εντροπίας.

Συνδυάζοντας τις εξαιρετικές ιδιότητες των υλικών υψηλής εντροπίας, η ερευνητική ομάδα θα αναπτύξει νέα σύνθετα υλικά βασισμένα σε μαγνητικά σκυρμιόνια. Αυτά τα υλικά αναμένεται να έχουν καλύτερη απόδοση, χαμηλότερο κόστος και ευρύτερες προοπτικές εφαρμογής.

Βιβλιογραφικές αναφορές:

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). Εναλλαγή εγγενών μαγνητικών σκυρμιονίων με ελεγχόμενη μαγνητική ανισοτροπία σε πολυσιδηροδομικές ετεροδομές van der Waals. Nano Letters, 24(14), 4117-4123.

Στοιχειοθέτηση: He Chenlong, Liu Yakun

02/

03/

04/

05/