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
Вселенная внутри черной дыры: наблюдения «Уэбба» подтверждают странную гипотезу
Космос
Посмотрите, как поверхность Луны становится красной: Blue Ghost снял видео затмения
Космос
Цифровую трансформацию HR обсудят на форуме «Цифровое сердце компании»
Новости
Посмотрите на Антарктиду без льда: опубликована подробная карта южного континента
Наука
В MIT разработали мышцы для роботов, которые сокращаются в разных направлениях
Наука
Китайский Baidu представил новую модель ИИ: «не хуже ChatGPT, но дешевле DeepSeek»
Новости
Процессорный модуль «Фишт» запустили в производство: заменит зарубежные аналоги  
Новости
НАСА сообщило о возможных следах древней жизни на Марсе  
Космос
Робот TRON 1 научился прыгать через барьеры и взбираться по лестницам  
Новости
Проект мощнейших в мире приливных турбин запустили во Франции
Новости
Суперкомпьютер раскрыл тайны «молекулярного ремонта» ДНК
Наука
В Китае разработали батарейку с радиоактивным углеродом, которая проработает до 100 лет
Наука
Ученые MIT разработали «простой способ» превратить клетки кожи в нейроны
Наука
Microsoft запускает ИИ Copilot для геймеров: он будет работать, как тренер
Новости
Частный лунный модуль сфотографировал солнечное затмение с Луны
Космос
Почему Вселенная несимметрична: физики приблизились к разгадке тайны
Новости
Посмотрите на обратную сторону спутника Марса: это второе фото в истории
Новости
Это приложение буквально заставляет трогать траву и блокирует соцсети
Новости
Посмотрите на место гибели лунного аппарата «Афина»
Новости
Apple призвала срочно обновить iPhone из-за критической уязвимости  
Новости