Больше чем шесть лет назад физики в Мюнхенском техническом университете обнаружили чрезвычайно стабильные магнитные структуры вихря в металлическом сплаве марганца и кремния. С тех пор они стимулировали эту технологию далее вместе с теоретическими физиками из Университета Кельна.Так как магнитные вихри микроскопические и легкие переместиться, компьютерные компоненты, возможно, нуждаются в в 10,000 раз меньшем количестве электричества, чем сегодня с этой технологией и хранят намного большие объемы данных. Недавние результаты исследования показали, что уникальные электромагнитные свойства skyrmions могли также использоваться для строительства эффективных и очень маленьких микроволновых приемников и передатчиков.
Проводники, полупроводники и изоляторыПроизводство компьютерных микросхем требует изолирования, полупроводниковых и проводящих материалов.
Сегодня, магнитные структуры вихря доступны для всех этих трех классов материалов. Важное преимущество состоит в том, что эти вихри легко отвечают на переменные области так, чтобы информация могла быть обработана на высоких показателях. Команда физиков в Мюнхене TU, Университете Кельна и Федеральной политехнической школе Лозанны (Швейцария) исследовала динамическое поведение этих трех материалов.С результатами их измерений команда разработала теоретическое описание поведения, действительного для всех трех материальных классов. «С этой теорией мы положили важное начало дальнейшему развитию», говорит профессор Дирк Грюндлер, Председатель Физики Функциональных Мультислоев в Мюнхене TU. «В будущем мы поэтому будем в состоянии отождествить материалы с определенными свойствами, в которых мы нуждаемся для функциональных устройств».
Чрезвычайно компактные устройства частотыТипичные частоты резонанса skyrmions находятся в микроволновом диапазоне – частотный диапазон мобильных телефонов, Wi-Fi и многих типов микроэлектронных дистанционных управлений. Благодаря надежности магнитных вихрей и их непринужденности возбудимости, skyrmion-материалы могли быть основанием для очень эффективных микроволновых передатчиков и приемников.В то время как длина волны электромагнитных микроволновых печей, как правило, находится в диапазоне сантиметров, длины волны магнитных волн вращения, так называемого magnons, в 10,000 раз короче. «В области микроэлектроники намного более компактные или даже совершенно новые устройства могли быть разработаны из магнитных наноматериалов, таких как skyrmion-материалы», говорит Грюндлер.
В дополнение к самому материалу его форма также значительно влияет на электромагнитные свойства устройства. Здесь, также, недавно разработанная теория исследователей очень полезна.
Это может предсказать, какая форма производит лучшие свойства для который материал.«Chiral, который магнитные материалы обещают большому количеству новых функциональностей с интересным взаимодействием электронных и магнитных свойств», говорит доктор Маркус Гарст, физик в Институте Теоретической Физики в Университете Кельна. «Но для всех заявлений, важно предсказать возможности и ограничения различных материалов. Мы приехали большой шаг ближе к достижению этой цели».
Работа финансировалась европейским Научным советом (ERC Продвинутый Грант), Deutsche Forschungsgemeinschaft (TRR 80, SFB 608 и Инициатива Наносистем Мюнхен, НИМ), а также Аспирантура ЖИВОТА.