Физики расширили понимание магнитных вихрей
Международная команда физиков изучила энергетическую структуру спирального антиферромагнетика GdRu2Si2. Были обнаружены новые особенности, что позволит улучшить приборы, использующие магнитную память.
Работа опубликована в журнале Nanoscale Advances. Ежегодно на планете создаются и собираются сотни петабайт данных, которые надо где-то хранить. Используемые сейчас устройства, например типов hdd и ssd, имеют недостатки в виде относительной хрупкости и ограниченности в возможности хранения данных. Одним из следующих этапов развития данной отрасли может служить переход к магнитным накопителям, использующим небольшие «вихри». Эти магнитные вихри, называемые скирмионами, образуются в некоторых веществах и могут иметь размер в миллиардные доли метра.
Как показывают исследования, скирмионы оказались чрезвычайно устойчивы к внешним воздействиям. Еще одной их важной особенностью является то, что ученые могут контролировать их поведение, изменяя температуру или применяя электрический ток. Однако эта область остается еще довольно слабо изученной, и необходимы исследования, направленные на улучшение понимания свойств и устройства таких веществ.
Сергей Еремеев, ведущий научный сотрудник ИФПМ СО РАН, поясняет: «Центросимметричный антиферромагнетик GdRu2Si2 хорошо известен с начала 1980-х годов. Недавно он вернулся в поле зрения исследовательских проектов с открытием квадратной магнитной решетки скирмиона без геометрически нарушенной симметрии. Эта фаза скирмиона появляется во внешнем магнитном поле 2–2,5 Тл при температуре ниже 20 К. Хотя магнитные свойства материала на протяжении многих лет изучались очень подробно, появление фазы скирмиона возобновило и активизировало дискуссии, особенно касающиеся особенностей появления скирмионов».
Задачей ученых было исследование свойств этого материала и предсказание возможных кандидатов, которые могли бы обнаружить необычные свойства магнитных скирмионов, а также получение подробной информации о поверхностных и объемных электронных структурах и, самое главное, о том, как электронная структура модифицируется при изменении температуры.
Были выращены монокристаллы GdRu2Si2 высокой чистоты и структурного качества. Образцы скалывали в сверхвысоком вакууме и проводили исследование их электронной энергетической структуры при различных температурах с помощью фотоэлектронной спектроскопии. Использование синхротронного излучения позволило получить данные высокого качества. Экспериментальные результаты сопоставлялись с расчетами электронной структуры, выполненными в рамках теории функционала плотности.
Таким образом, авторы исследовали объемную и поверхностную электронную структуру материала GdRu2Si2. Хорошее согласие экспериментальных и теоретических результатов позволило детально охарактеризовать свойства и орбитальный состав поверхности Ферми GdRu2Si2. Удалось выяснить, что лежащая в основе образования решетки скирмионов спиральная магнитная структура материала обусловлена особенной геометрией поверхности Ферми.
В частности, главную роль играют участки поверхности Ферми, отмеченные красной стрелкой на изображении выше. Именно они отвечают за необычное магнитное взаимодействие, приводящее к образованию магнитных вихрей. Хотя в GdRu2Si2 фаза скирмионов возникает при довольно низкой температуре, глубокое понимание лежащей в основе физики скирмионов в центросимметричных системах может помочь предсказать новые материалы, в которых скирмионы наноразмера могут появиться при существенно более высокой температуре, а возможно, даже при комнатной.
Василий Столяров, директор Центра перспективных методов мезофизики и нанотехнологий МФТИ, добавляет: «Недавно в этом материале была обнаружена квадратная решетка скирмионов. Решетка имеет период 1,9 нм и наименьший размер скирмионов, наблюдаемый на сегодняшний день. Таким образом, материал является привлекательным для разработки устройств магнитной памяти нового поколения с высокой плотностью записи и низким энергопотреблением. В дальнейшем мы планируем применить сканирующую туннельную микроскопию со спиновым разрешением, развитую у нас в центре, для визуализации магнитной текстуры поверхности в прямом пространстве».
Работу провела международная команда ученых из Института физики прочности и материаловедения СО РАН (Томск), СПбГУ, МФТИ, МИСиС, ВНИИА имени Н. Л. Духова, из Германии: Технического университета Дрездена, Франкфуртского университета имени Гете — и Испании: Университета Страны Басков, Центра физики материалов города Сан-Себастьян, Международного физического центра Доностии, Фонда Икербаск, а также Университета имени Иоганна Кеплера (Австрия) и Технического университета Чалмерс (Швеция).
Telegram 
Дзен 
VK Изучив данные о скорости изменения температур ледяных спутников пятой и шестой планеты системы, астрономы обнаружили, что она слишком высока для по-настоящему ледяной поверхности. Оказалось, что эти тела покрыты материалом, по своим свойствам резко отличающимся от земного льда.
Кофеин известен прежде всего как стимулятор, повышающий бодрость и физическую работоспособность, однако его влияние на глубинные процессы восстановления мозга во время сна остается предметом дискуссий. Систематический обзор 32 исследований показал, что кофеин не столько сокращает продолжительность сна, сколько меняет его нейрофизиологическое качество, подавляя медленноволновую активность мозга, и сдвигает спящий мозг в более поверхностное, возбужденное состояние.
В южной Патагонии обнаружили новый вид родственных птицам динозавров. Судя по строению шейного позвонка, Kank australis, как его назвали, активно ловил рыбу в мелких озерах и ручьях, совершая при этом движения головой и шеей, подобные современным цаплям. По оценкам палеонтологов, взрослые особи нового вида могли достигать трех метров в длину.
В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
Провинция Цзянсу была процветающим центром медицинской практики в Китае во времена династии Мин (1368-1644 годы нашей эры). Микроскопический анализ крошечных частиц на поверхности хирургических ножниц и пинцета из гробницы китайского врача помог выявить следы вещества, получаемого из ядовитого растения, которое, по мнению исследователей, применялось как местная анестезия во время операций.
Сотрудники Центра языка и мозга НИУ ВШЭ приняли участие в редкой для детской нейрохирургии операции с пробуждением у 11-летнего пациента с фармакорезистентной эпилепсией. Совместно с врачами НПЦ специализированной медицинской помощи детям имени В.Ф. Войно-Ясенецкого в Солнцево они сопровождали удаление участка левой височной доли, где был выявлен эпилептический очаг.
В высокогорных районах Гималаев появился новый хищник. Он не боится людей, возглавляет стаи собак и все чаще заходит в деревни. Местные жители называют его «кхипшанг». Речь идет о гибриде гималайского волка и бродячей собаки. Ученые опасаются, что этот зверь изменит хрупкий баланс местной дикой природы и в скором времени станет весьма опасным для человека.
В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
При совпадении нескольких условий наши глаза способны улавливать излучение в ближнем инфракрасном спектре. Тогда сетчатка начинает работать как нелинейный фотодетектор.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно