Magnetické skyrmiony. © 2017 Yoichi Nii, Riken

Skryrmiony lze ovládat i teplem

Fyzikové z japonského centra RIKEN prokázali, že k ovládání pohybu skyrmionů, tedy magnetických vírů, lze použít i nepatrné množství tepla. Objev by mohl pomoci vyvíjet energeticky účinné formy elektroniky, které budou využívat odpadní teplo.
O skyrmionech se často uvažuje jako o nosičích informací v počítačích/elektronice příští generace. Skyrmiony se mohou pohybovat uvnitř materiálu a za určitých podmínek se shlukují do pravidelného uspořádání, tzv. skyrmionové mřížky (horní část obrázku dole).
Dosud jsme dokázali se skyrmiony manipulovat pomocí elektrického proudu a magnetického pole, ovládání teplem (gradientem teploty) je novinkou. Vše bylo prozatím demonstrováno v magnetickém materiálu, který byl po elektrické stránce izolantem.
Xiuzhen Yu z RIKEN Center for Emergent Matter Science a její kolegové sestrojili zařízení, které se skládalo z destičky vlastního materiálu, miniaturního topného tělesa a dvou elektrických teploměrů. Destičku pak ochladili na teplotu asi -253 °C a přivedli na ni magnetické pole. V destičce se následkem toho vytvořily skyrmiony o šířce zhruba 60 nanometrů a shromáždily se do stabilní šestiúhelníkové struktury (hexagonální skyrmionová mřížka).
Vědci poté mírně zvýšili teplotu na jednom konci destičky a pomocí transmisního elektronového mikroskopu sledovali, co se bude dít se skyrmiony dál. Jak se ukázalo, teplotní gradient o velikosti pouhé jedné setiny stupně na milimetr materiálu stačí k tomu, aby se skyrmiony daly do pohybu. Nad touto hranicí se okraj mřížky pohyboval od chladnějšího k teplejšímu konci destičky, v protisměru k toku tepla (spodní část obrázku dole). Potřebný výkon byl velmi malý, pouhých 10 mikrowattů, což je stokrát nebo tisíckrát méně než výkon potřebný k pohybu skyrmionů pomocí elektrického proudu nebo magnetického pole. Při použití o něco vyššího výkonu by se mohlo hýbat s jednotlivými skyrmiony i odděleně.
Autoři studie dále zkoumají teplem indukovanou dynamiku skyrmionů, včetně přeměny skyrmionů na jejich antičástice (antiskyrmiony) v kovových systémech a při pokojové teplotě.


Skyrmiony se často uspořádávají do hexagonálních mřížek (nahoře). Výzkumníci z RIKENu ukázali, že teplotní gradient v tenké destičce z izolačního magnetického materiálu (dole) lze využít k pohybu skyrmionových mřížek z chladnější (modrá) na teplejší (červená) stranu zařízení. Kredit: RIKEN Center for Emergent Matter Science

Xiuzhen Yu et al, Real-space observations of 60-nm skyrmion dynamics in an insulating magnet under low heat flow, Nature Communications (2021). DOI: 10.1038/s41467-021-25291-2
Zdroj: RIKEN / Phys.org

Poznámka PH: Antiskyrmiony velmi stručně zmiňuje anglická Wikipedia v hesle věnovaném skyrmionům.

Navrhli výrobu nanodiamantů i jinak než výbuchem

Nanodiamanty, tedy míněno doslova jako diamanty složené z částic o rozměrech v nanometrech, se uplatňují …

Napsat komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *

Používáme soubory cookies pro přizpůsobení obsahu webu a sledování návštěvnosti. Data o používání webu sdílíme s našimi partnery pro cílení reklamy a analýzu návštěvnosti. Více informací

The cookie settings on this website are set to "allow cookies" to give you the best browsing experience possible. If you continue to use this website without changing your cookie settings or you click "Accept" below then you are consenting to this.

Close