Skyrmions dynamik og tværgående mobilitet

Skyrmions kunne revolutionere computing med stort potentiale inden for elektronisk lagring af information, og nøglen til et sådant gennembrud kunne være at forstå deres adfærd under anvendte strømme.

Når kravene til informationsteknologi stiger, behovet for at forbedre lagringen af ​​data vokser også. Mange solid-state systemer, der foreslås til en sådan opgave, er baseret på manipulation af skyrmions, perfekt til en sådan rolle på grund af deres størrelse og stabilitet. I en undersøgelse offentliggjort i EPJ B, forfattere N.P. Vizarim og C.J.O. Reichhardt fra Theoretical Division og Center for Nonlinear Studies, Los Alamos nationale laboratorium, Ny mexico, USA og deres kolleger sigter mod at forstå, hvordan skyrmions opfører sig i et substrat under dc- og ac -drev.

Skyrmions, nanoskala -kvasipartikler, der består af sammenknyttede magnetfeltlinjer, der bevæger sig gennem et materiale, er svære at forstå ud over rene matematiske beskrivelser.

Dermed, for at gennemføre deres undersøgelse har teamet matematisk modelleret et todimensionalt system i størrelse L × L med periodiske randbetingelser i x- og y-aksen. Gennem denne model, de placerede et gitter af forhindringer, som skyrmion kunne krydse.

I første omgang, skyrmion blev kun placeret under indflydelse af et dc-drev, der afslørede retningsbestemte låseffekter, der var afhængige af forhindringernes omfang, og om fastgørelsesmekanismen, der bruges til at holde kvasepartiklen i 2-D, var frastødende eller attraktiv.

Et biharmonisk ac -drev blev derefter påført systemet, genererer en cirkulær bevægelse i skyrmion. Forskerne opdagede også, at ved varierende frekvensomformerfrekvenser, en skyrmions tværgående mobilitet kan forbedres.

Et element, teamets undersøgelse ikke overvejede, var temperaturens indvirkning på skyrmion -systemet. Termiske variationer kan 'vaske ud' låseffekter, derfor er skyrmions tæt forbundet med Bose-Einstein-kondensater-en tilstand af stof, der findes på kanten af ​​det absolutte nul.

Interessant nok, ud over sin plads i udviklingen af ​​fremtidig computing, skyrmion-forskning kan også løse det mangeårige mysterium om 'kuglelyn', der giver et eksempel på, hvor grundlæggende disse mærkelige, næsten abstrakte matematiske finesser er for den materielle verden.