物理学家发现了一种更快的方法来在磁体中创建自旋模式。这个“捷径”开启了拓扑学研究的新篇章。有趣的是，这一发现还提供了一种额外的方法来实现更有效的磁数据存储。这项研究将于10月5日发表在《自然材料》杂志上。

 

物理学家之前证明了激光可以产生磁自旋的模式。现在，他们发现了一种新途径，可以使这一过程更快地完成，只需不到300皮秒(一皮秒是百万分之一秒)。这比以前认为可能的速度快得多。

 

有用的数据存储:skyrmions

 

磁体由许多小磁体组成，这些小磁体称为自旋。通常情况下，杏耀代理所有的自旋都指向同一个方向，这就决定了磁极的南北极。但这些自旋的方向有时会一起形成漩涡状的结构，即skyrmions。

 

内梅亨大学(Radboud University)的物理学家约翰·明克(Johan Mentink)解释说:“磁铁中的这些skyrmions可以用作一种新型的数据存储。”多年来，内梅亨的科学家们一直在寻找用激光控制磁性的最佳方法，并最终将其用于更有效的数据存储。在这种技术中，非常短的光脉冲被发射到磁性材料上。这将反转材料中的磁旋，即从0到1发生一点变化。

 

“一旦磁旋形成漩涡状的skyrmion，这种结构就很难消除，”Mentink说。“此外，这些skyrmions只有几个纳米(一米的十亿分之一)大小，所以你可以在非常小的一块材料上存储大量数据。”

 

快捷方式

 

在磁体中，这两种状态之间的相变——所有的自旋都指向一个方向的skyrmion——类似于高山上的一条路。研究人员发现， 杏耀主管团队 ，通过用激光脉冲快速加热材料，你可以走一条“捷径”穿过这座山。因此，在很短的时间内，相变的阈值会降低。

 

这种新方法的一个显著方面是，材料首先被带入一种非常混乱的状态，在这种状态下，拓扑结构——可以看作是材料中skyrmions的数量——剧烈波动。研究人员将位于汉堡的欧洲自由电子激光器产生的x射线与极其先进的电子显微镜和自旋动力学模拟相结合，发现了这种方法。Mentink强调:“因此，这项研究需要巨大的团队努力。”

 

新的可能性

 

这一基本发现开启了拓扑学研究的新篇章。Mentink预计，杏耀注册更多的科学家将开始在其他材料中寻找类似的“抄近路”方式。

 

这一发现还支持创建更快、更有效的数据存储的新方法。这是一个日益增长的需求，例如由于巨大的，消耗能源的数据中心需要在云中存储大量的数据。磁skyrmions可以解决这一问题。因为它们非常小，而且光可以非常快地生成，大量信息可以在一个很小的区域非常快速有效地存储。