Физики сделали трехмерные изображения магнитных вихрей в атомах

Исследователи реконструировали трехмерную структуру магнитных вихрей с помощью нейтронной томографии.

Международная группа исследователей использовала нейтронную визуализацию и компьютерные алгоритмы, чтобы впервые выявить трехмерные формы и динамику скирмионов. Эти вихревые атомные магнитные структуры в объемных материалах рассматривают в качестве основных элементов электроники нового типа — спинтроники.

Комбинированное изображение показывает форму и длину скирмионных трубок, которые изменяются в зависимости от дефектов, возникающих в решетке окружающего материала. Изображение: Henderson et al, Nature Physics (2023)

Скирмионы возникают естественным образом в некоторых атомных решетках под воздействием магнитных и электрических свойств окружающих атомов. Скирмионы обычно имеют размер от 20 до 200 нм. В двух измерениях скирмионы принимают форму дисков, в которых магнитные поля атомов направлены в разные стороны в зависимости от их положения.

Но в объемных материалах скирмионы складываются вертикально, образуя трехмерные трубки, верхушки которых могут доходить до верхней и нижней поверхностей материала. Для исследования ученые изготовили объемные образцы — кубы со стороной около 3 мм, содержащие трехмерные стопки или трубки скирмионов в решетке из кобальта, цинка и марганца. 

Послойное сканирование образца. Изображение: Henderson et al, Nature Physics (2023)

Анализ проводили с помощью нейтронной томографии — процесса, при котором пучок нейтронов направляется на образец. Когда нейтроны сталкиваются с различными образованиями внутри решетки — в данном случае со скирмионными трубками — они рассеиваются в разных направлениях в зависимости от формы трубок в этой точке.

Каждый образец помещался в магнитное поле и постепенно поворачивался на очень малые углы, создавая серию «срезов», которые объединялись с помощью алгоритма реконструкции формы для создания единого трехмерного изображения. Результат показал, как форма и распространение скирмионных трубок связаны с различными видами дефектов окружающей решетки.

Трехмерные скирмионы можно использовать для обработки и хранения информации в плотно упакованной форме, которая использует на несколько порядков меньше энергии, чем современные устройства. Анализ свойств трубок, образующихся внутри материалов, позволит разработать технологии записи и обработки данных, уверены исследователи.


Читать далее:

Вселенная пытается нам что-то сказать: находка физиков не вписывается в теорию Эйнштейна

Посмотрите на неуловимого кальмара у Галапагосских островов: его засняли живым впервые за 18 лет

Выяснилось, какие орехи снижают холестерин и сколько их надо есть в день

На обложке: иллюстрация двухмерного скирмиона. Изображение: Karin Everschor-Sitte and Matthias SitteCC BY-SA 3.0, via Wikimedia Commons edited by «Хайтек»

Подписывайтесь
на наши каналы в Telegram

«Хайтек»новостионлайн

«Хайтек»Dailyновости 3 раза в день

Первая полоса
2024 год стал самым жарким за полтора века: впервые превышен предел в 1,5°С
Наука
Юпитер оказался не таким, как считали ученые: открытие опровергает гипотезу о гиганте
Космос
Физики придумали, как найти новые измерения в пространстве
Наука
Посмотрите на первое фото кометы C/2024 G3 в России: она прилетает раз в 160 000 лет
Космос
Ученые нашли необычные частицы: их поведение невозможно объяснить обычной физикой
Наука
Байден запретит поставки ИИ-чипов в Россию: что ответила NVIDIA
Новости
300 млрд киловатт-часов: Китай строит крупнейшую в мире гидроэлектростанцию
Новости
Парниковые газы предложили хранить в стенах домов для борьбы с изменением климата
Наука
Ученые разгадали тайну, как древние птерозавры поднялись в воздух
Наука
Эксперимент показал, что фотоны света могут вести себя как частицы темной материи
Наука
ИИ создал крупнейшую базу данных фотографий северного сияния
Наука
Молекулы РНК превратили в «фонарики», чтобы отслеживать их работу в клетке
Наука
Европейский зонд показал северный полюс Меркурия в рекордных деталях
Космос
Посмотрите, как изменится внешний вид людей через 30 лет  
Наука
Посмотрите на первые фото Tesla Model Y без камуфляжа  
Новости
«Тостер» для смартфона обновляет зарядку гаджета за секунды
Новости
Гаджет, который научился читать мысли человека, показали на CES 2025
Новости
Эта камера будет снимать на Луне: Nikon представила прототип на CES 2025  
Новости
Ярчайший гамма-всплеск в истории связали с теорией струн и темной материей  
Новости
Наука в фокусе: кто и зачем делает научно-популярные видеоблоги в России
Кейсы