我们中的许多人可能仍然熟悉从学校学到的简单的磁性物理原理。然而,这种关于南北两极的常识很快就会变得非常复杂,尤其是在原子层面上。原子之间在如此微小尺度下的磁性相互作用可以创造出独特的状态,杏耀客服比如skyrmons。
Skyrmions具有非常特殊的特性,可以存在于某些材料系统中,比如不同亚纳米厚金属层的“堆叠”。基于只有几纳米大小的skyrmions的现代计算机技术,有望实现一种极其紧凑、超快的存储和处理数据的方式。例如,
杏耀手机挂机软件介绍 ,使用skyrmons存储数据的一个概念可能是,比特“1”和“0”由给定的skyrmion的存在和不存在来表示。因此,这一概念可以用于“跑道”记忆(见信息框)。但在数据传输过程中,移动时必须保证值“1”的skyrmion与值“0”的skyrmion gap之间的距离保持恒定,否则会产生较大的误差。
作为一个更好的选择,拥有不同大小的skyrmions可以用来表示“0”和“1”。这样就可以像串在绳子上的珍珠一样运输,而珍珠之间的距离不会起到很大的作用。迄今为止,两种不同类型的skyrmons (skyrmion和skyrmion bobber)的存在仅在理论上被预测,并且仅在一种特殊生长的单晶材料中被实验证明。然而,在这些实验中,skyrmions只在极低的温度下存在。这些限制使这种材料不适合实际应用。
具有铁磁多层系统和磁力显微镜的经验
由Empa的Hans Josef Hug领导的研究小组现在已经成功地解决了这个问题:“我们已经制造了一个多层系统,由各种亚纳米厚的铁磁、贵金属和稀土金属层组成,其中两种不同的skymion状态可以在室温下共存,”Hug说。他的团队一直在用ema开发的磁力显微镜研究超薄铁磁多层体系中的skymion特性。在他们最新的实验中,他们用以下金属制作了材料层:铱(Ir)、铁(Fe)、钴(Co)、铂(Pt)以及稀土金属铽(Tb)和钆(Gd)。
在两个产生skyrmons的铁磁多层膜之间——其中Ir/Fe/Co/Pt层叠加了五次——研究人员插入了一个由TbGd合金层和Co层组成的铁磁多层膜。这一层的特点是它不能自己生成skyrmions。另一方面,杏耀代理最外层的两层会产生大量的skyrmions。
研究人员调整的混合比,两种金属结核和Gd和TbGd和公司层的厚度在中央层以这样一种方式,其磁性能影响外层:铁磁层skyrmions到中央亚铁磁性层“力”。这就产生了一个包含两种不同类型的skyrmions的多层系统。
实验和理论证据
由于这两种skyrmons的大小和强度不同,用磁力显微镜可以很容易地分辨出来。更大的skymion也会产生更强的磁场,它会穿透整个多层体系,也就是中间的铁磁多层。另一方面,更小、更弱的skymion只存在于外层的两个多层中。这是具有重要意义的最新结果对于一个可能的数据处理中使用skyrmions:如果- 0和1是二进制数据存储和阅读,他们必须清晰可辨,可能通过两个不同类型的skyrmions。
利用磁力显微镜对多层膜的各个部分进行了比较。这使得Hug的团队能够确定不同的skyrmions发生在哪个层。微磁计算机模拟验证了实验结果。这些模拟是与维也纳大学和墨西拿大学的理论家合作进行的。
Empa研究员Andrada-Oana Mandru是这项研究的第一作者,她希望解决实际应用中的一个主要挑战:“我们用溅射技术开发的多层膜原则上也可以在工业规模上生产。”她说。此外,类似的系统可能在未来被用于构建具有更大存储密度的三维数据存储设备。该团队最近在著名的《自然通讯》杂志上发表了他们的研究成果。
赛道内存
这种内存的概念是IBM在2004年设计的。它是通过磁域(即磁对齐区域)在一个地方写入信息,然后通过电流在设备内快速移动它们。一个比特对应这样一个磁域。例如,这个任务可以由一个skymion来执行。这些磁性信息单元的载体材料是纳米线,它比人的头发还要细一千倍,因此有望成为一种极其紧凑的数据存储形式。通过电线传输数据的速度也非常快,大约是传统闪存的10万倍,而且能耗也低得多。