Forskere genererer optiske skyrmions

Det er lykkedes forskere fra Technion-Israel Institute of Technology at generere små "nano-pindsvin af lys" kaldet optiske skyrmions, som kunne muliggøre revolutionære fremskridt inden for informationsbehandling, overførsel og opbevaring.

Forskningen, udgivet for nylig i Videnskab , blev ledet af professor Guy Bartal fra Viterbi Institut for Elektroteknik og professor Netanel Lindner fra fysikafdelingen ved Technion. Forskergruppen omfattede også professor Bergin Gjonaj fra det albanske universitets medicinske fakultet i Tirana; samt Shai Tsesses, Evgeni Ostrovsky og Kobi Cohen, alle forskerstuderende på Technion.

Udtrykket "skyrmion" stammer fra navnet på Dr. Tony Skyrme, en engelsk fysiker, der i 1962, opdagede, at højenergiordninger af fysiske systemer med felter, der har en "pindsvin-lignende konfiguration" nyder en forbedret stabilitet. I årenes løb, konceptet blev anvendt på flere materielle systemer, især i magneter. Hedgehog -arrangementer betragtes som et meget lovende alternativ til datarepræsentation, hvilket drastisk kan øge computerens hukommelse.

I øjeblikket, det meste af verdens oplysninger indsættes eller ekstraheres på harddiske via en mekanisk arm. Men informationsstyring baseret på skyrmions kræver kun svage elektriske strømme. Og skyrmions er af nanoskala dimensioner - med diametre 10, 000 gange mindre end for en hårstreng. Sådanne funktioner er grunden til, at skyrmions forventes at dramatisk optimere, fremskynde og reducere omkostningerne ved informationsbehandling, overførsel og opbevaring.

Technion -forskerne var de første til at udvide Dr. Skyrmes idé til optikens verden:det lykkedes dem at generere skyrmions ved hjælp af det elektriske felt af elektromagnetiske bølger. I modsætning til "almindelige" lysbølger, hvis elektriske felter normalt peger i en bestemt retning (et fysisk princip, der ligger til grund, for eksempel, polariserede solbriller), forskerne i Technion demonstrerede, at et elektrisk felt kan antage en "skyrmion" -form og samtidig vende i alle retninger, sådan at dens rumlige konfiguration ligner en pindsvinets fjerpinde. Ud over, de viste, at disse "lette pindsvin" er robuste mod forskellige defekter i materialet, der er vært for de elektromagnetiske bølger.

Vellykket generation af skrymions i elektromagnetiske bølger kan være af afgørende betydning i praktiske applikationer. Til dato, materialer, hvor skrymions dannes, er meget sjældne og kræver normalt afkøling til meget lave temperaturer, typisk opnået med flydende nitrogen eller helium. Den nye opdagelse fra Technion -teamet kunne muliggøre fremtidig replikering af denne unikke effekt i en lang række systemer og materialer, herunder væsker, nanopartikelsystemer og endda kolde atomgasser. Det kan også lægge grunden til nye skyrmion -applikationer inden for optisk (frem for magnetisk) informationsbehandling, overførsel og opbevaring.