Предоставлено: Клаудио Вердоцци

Магнитные скирмионы иногда называют магнитными вихрями. В отличие от ферромагнитных состояний, которые встречаются в обычных магнитах, таких как компасы и магниты холодильника, скирмионное состояние довольно своеобразно: ориентация намагниченности не везде указывает в одном и том же направлении в материале, а вместо этого лучше всего описывается как своего рода завихрение. магнетизм.

Скирмионы представляют большой интерес как для фундаментальных исследований, так и для промышленности, поскольку их можно использовать для производства более компактных компьютерных запоминающих устройств. Однако это легче сказать, чем сделать. Использование скирмионов в технических целях требует эффективных способов записи, стирания и манипулирования частицами в коротких временных масштабах и с высокой пространственной точностью.

В новом исследовании, опубликованном в npj Computational Materials , исследователи Клаудио Вердоцци из Лундского университета и Эмиль Виньяс Бострём и Анхель Рубио из Института структуры и динамики материи имени Макса Планка в Гамбурге нашли новый подход.

«В нашем исследовании мы теоретически показали, как можно выполнить одно из этих требований, а именно, как создать магнитные скирмионы в сверхкоротких временных масштабах с помощью импульсов лазерного света», — говорит Клаудио Вердоцци, исследователь физики Лундского университета. .

Исследовательская группа определила микроскопический механизм, объясняющий экспериментальный протокол, который оказался полезным при создании странных скирмионов. Используя фемтосекундные лазерные импульсы — световые импульсы , длящиеся одну миллионную от миллиардной доли секунды, — исследователи показали, что можно создавать сверхбыстрые скирмионы.

«Наши результаты имеют большое значение для создания более энергоэффективных технических компонентов. Наше исследование показывает, что свет можно использовать для управления локализованными магнитными возбуждениями в очень короткие промежутки времени», — говорит Клаудио Вердоцци.

Есть ряд приложений, к которым может привести новое открытие, в том числе квантовая технология — область, где квантово- механические свойства используются для выполнения чрезвычайно сложных вычислений, с которыми традиционные компьютеры не справляются. Также считается, что магнитные возбуждения, такие как скирмионы и так называемые спиновые волны, могут помочь снизить потребление энергии в технологических компонентах и, таким образом, могут помочь в достижении будущих климатических целей.

«Скирмионы находятся в центре внимания как теоретических, так и экспериментальных исследований благодаря своему технологическому потенциалу. Кроме того, их экзотические магнитные узоры обладают концептуально и математически красивой привлекательностью, что делает их очень интересными», — заключает Клаудио Вердоцци.