瑞典隆德大學(xué)的研究發(fā)現(xiàn)了一種利用超快激光脈沖制造納米磁性粒子的新方法。這一發(fā)現(xiàn)可能為新的、更節(jié)能的技術(shù)組件鋪平道路，并在未來(lái)的量子計(jì)算機(jī)中變得有用。
來(lái)源：Credit: Claudio Verdozzi
skyrmions有時(shí)被描述為磁旋渦。與羅盤和冰箱磁鐵等傳統(tǒng)磁鐵中出現(xiàn)的鐵磁狀態(tài)不同，skyrmion狀態(tài)非常特殊：磁化的方向在材料中并非處處指向同一方向，而是最好描述為一種旋轉(zhuǎn)磁性。
激光誘導(dǎo)skyrmion成核。
Skyrmions對(duì)基礎(chǔ)研究和工業(yè)都很感興趣，因?yàn)樗鼈兛梢杂脕?lái)制造更緊湊的計(jì)算機(jī)內(nèi)存。然而，這說(shuō)起來(lái)容易做起來(lái)難。將skyrmions用于技術(shù)目的需要在短時(shí)間尺度上以高空間精度高效地寫入、擦除和操縱粒子。
在發(fā)表在《npj計(jì)算材料》上的一項(xiàng)新研究中，隆德大學(xué)的研究人員Claudio Verdozzi和Emil Vi?as Bostr?m以及德國(guó)漢堡馬克斯·普朗克物質(zhì)結(jié)構(gòu)和動(dòng)力學(xué)研究所的研究人員Angel Rubio發(fā)現(xiàn)了一種新方法。
平衡磁性。
隆德大學(xué)（Lund University）物理研究員Claudio Verdozzi表示：“在我們的研究中，我們從理論上證明了如何滿足其中一個(gè)要求，即如何使用激光脈沖在超短時(shí)間尺度上創(chuàng)建磁性Skyrmions?！薄?/p>
研究小組已經(jīng)確定了一種微觀機(jī)制，可以解釋一種實(shí)驗(yàn)方案，該方案已被證明對(duì)創(chuàng)造奇怪的Skyrmions非常有用。研究人員利用飛秒激光脈沖——持續(xù)時(shí)間為百萬(wàn)分之一秒的光脈沖——證明了有可能以超快的速度制造出Skyrmions。
skyrmion激發(fā)的參數(shù)依賴性。
Claudio Verdozzi說(shuō)：“我們的研究結(jié)果與制造更節(jié)能的技術(shù)部件非常相關(guān)。研究表明，光可以在很短的時(shí)間內(nèi)操縱局部磁激發(fā)?！?/p>
這一新發(fā)現(xiàn)可以帶來(lái)許多應(yīng)用，包括量子技術(shù)——量子力學(xué)特性用于解決傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)無(wú)法處理的極端高級(jí)計(jì)算的領(lǐng)域。人們還認(rèn)為，Skyrmions和所謂的自旋波等磁激發(fā)能夠幫助減少技術(shù)組件的能耗，從而有助于實(shí)現(xiàn)未來(lái)的氣候目標(biāo)。
Claudio Verdozz總結(jié)道：“由于其技術(shù)潛力，Skyrmions在理論和實(shí)驗(yàn)研究方面都很受關(guān)注。此外，它們奇特的磁性模式在概念和數(shù)學(xué)上都很有吸引力，因此非常有趣?！?/p>
來(lái)源：Microscopic theory of light-induced ultrafast skyrmion excitation intransition metal films, npj Computational Materials (2022). DOI:10.1038/s41524-022-00735-5
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