Tre forskellige varianter af magnetiske domænevægge opdaget i helimagnetisk jerngermanium (FeGe)

Forskere har opdaget tre forskellige varianter af magnetiske domænevægge i helimagnet jerngermanium (FeGe). Deres resultater er blevet offentliggjort i Naturfysik . Forsker Dennis Meier, lektor ved det norske universitet for videnskab og teknologi (NTNU), siger, at forståelse af skabelsen af ​​magnetfelter er nøglen til at forstå opdagelsens betydning.

En elektrisk strøm kan generere et magnetfelt, som i elektromagneter. Den anden kilde til et elektrisk felt er spin, som er det magnetiske moment for et atoms elementarpartikler. Den mest kendte type magnetisme er ferromagnetisme. Denne type magnetisk orden opstår, når atomernes magnetiske øjeblikke i et stof i det væsentlige er justeret - det vil sige, de peger i samme retning og tiltrækker eller afviser andre magnetiske objekter.

Med helimagneter, atomernes magnetiske øjeblikke arrangerer sig selv i spiralformede eller spiralformede mønstre. Iron germanium (FeGe) er en blanding af jern og metalloid germanium. Den har en krystallinsk struktur, der ligner den, der findes i en diamant, hvor det samme mønster af atomer gentager sig. I virkeligheden, dette materiale er ikke så ensartet, som det ser ud. Krystallen kan være tæt på perfekt, men den magnetiske struktur kan samtidig have sin egen organisation.

Med andre ord, en tilsyneladende perfekt krystallinsk struktur i et fast stof er opdelt i separate områder, hver med sine egne særlige magnetiske egenskaber. Disse magnetiske områder kaldes domæner. I ferromagneter, atomerne i hvert af disse domæner har magnetiske øjeblikke, der peger i samme retning, men retningen varierer mellem nærområder. Helimagneter har domæner med spiralmønstre i stedet. Overgangene mellem disse områder kaldes domæne vægge, hvilket er, hvad Meier og hans kolleger studerer.

Den internationale forskningsgruppe opdagede tre nye klasser af domænevægge i helimagneter. "De særlige mønstre opstår på grund af såkaldte topologiske defekter. Forskerne var heldige at finde dem, "Meier siger." Men du skal vide, når du er heldig. "

Deres opdagelser er helt nye for videnskaben. Domænevægge kan have eksotiske magnetiske egenskaber, som de områder, de adskiller, ikke afslører. Væggene, for eksempel, kan interagere stærkere med en elektrisk strøm og kan muligvis bruges til dataoverførsel og lagring i fremtiden. Denne opdagelse kan en dag give et alternativ til nutidens computere, som vender magnetfeltet og skifter spændingen mellem en og nul. Denne metode er langt mere energikrævende end at flytte topologiske magnetiske strukturer langs såkaldt racerbanehukommelse.

"Den næste ting, vi skal gøre, er at prøve at påvirke disse nye domænemure, "siger Meier. Forskerne vil forsøge at rette disse vægge med en elektrisk strøm - det vil sige kontrollere dem. Til dette projekt, Meier og hans team ved Institut for Materialevidenskab og Teknik vil samarbejde med kolleger fra NTNU's nye Center of Excellence QuSpin (Center for Quantum Spintronics).