Экспериментаторы впервые смогли зарегистрировать хопфионы в естественном материале
Ученые из Швеции, Германии и Китая смогли наблюдать в естественном материале предсказанные десятилетия назад квазичастицы — трехмерные магнитные хопфионы. Это открытие способно резко продвинуть спинтронику, дав устройствам на ее основе возможности, отсутствующие у современной электроники.
В науке есть область, которая занимается исследованиями особого вида электроники, где для передачи, получения и обработки данных используется не столько сам электрон, сколько его спин. Говоря проще, важен не заряд электрона, а направление его спина — собственного момента импульса. Эта область называется спинтроникой. Одна из ее главных задач — производство спинтронных материалов, с помощью которых можно будет создавать миниатюрные устройства с высокой скоростью работы и низким энергопотреблением. Последнее особенно важно, потому что традиционная электроника уперлась в физические ограничения и дальнейший рост ее скорости резко замедлился.
В последние годы важным предметом исследования спинтроники был магнитный скирмион. Это квазичастица, которая, по сути, представляет собой топологически устойчивый магнитный вихрь. Скирмион открыли больше 10 лет назад в тонких слоях магнитных материалов, он оказался исключительно плоской двумерной «структурой».
Чуть позже исследователи в серии экспериментов доказали, что двумерные скирмионы могут «порождать» трехмерный магнитный вихрь, другие квазичастицы — хопфионы. Они чем-то напоминают скрученные струны в форме пончика.
Чем же так «притягательны» хопфионы? Физики предполагают, что, в отличие от «двумерных» скирмионов, «трехмерные» хопфионы при движении не дрейфуют внутри наноустройства. Это значит, что последние квазичастицы более стабильны и потому лучше подходят для переноса данных.
Долгое время исследователям не удавалось экспериментально подтвердить, что магнитные хопфионы действительно существуют в природе. Эти квазичастицы наблюдали только в синтетических материалах (искусственно созданных человеком).
Международной команде физиков, наконец, удалось это доказать. Ученые впервые увидели их в наномасштабе в кристаллах тонких пластин FeGe (из железа и германия) типа B20, причем в стабильном состоянии. Разглядеть и зарегистрировать квазичастицы помогли просвечивающая электронная микроскопия и голография. Результаты работы опубликованы в журнале Nature.
«По сравнению со скирмионами хопфионы обладают дополнительной степенью свободы благодаря своей трехмерности и таким образом могут перемещаться в трех, а не в двух измерениях. Конечно, многие из интереснейших свойств этой квазичастицы еще предстоит открыть, и пока трудно делать какие-либо прогнозы о применении хопфионов в спинтронике», — объяснил Филипп Рыбаков из Уппсальского университета (Швеция), один из авторов исследования.
Ученые пояснили, что их результаты открывают новые возможности в экспериментальной физике. Например, теперь будет легче выявлять кристаллы, в которых хопфионы находятся в стабильном состоянии, а также изучать то, как эти квазичастицы взаимодействуют с электрическим током и током спинов электронов.
Telegram 
Дзен 
VK Американские ветеринары установили, что длина шага передних лап у пожилых собак отражает возрастные изменения в работе мозга. Когда у собак развивается деменция, шаги их передних лап становятся короче, причем эта связь не зависит от хронической боли в суставах.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Последствия цветения водоемов опасны для целых экосистем. Внешний контроль этого процесса нужно проводить аккуратно, чтобы не навредить живым организмам еще больше. Для этого ученым нужно точно понимать, какие процессы происходят под поверхностью воды.
Паразитические организмы иногда не учитывают, что сами могут оказаться целью паразита более высокого уровня. Сосредотачивая все свои силы на инфицировании и размножении, они остаются беззащитными перед агрессивным специализированным нахлебником.
Планетологи обнаружили на поверхностях Титана и Плутона схожую полосу поглощения, которая не совпадает со спектрами известных льдов или органических соединений. Этот загадочный «провал» может указывать на то, что на двух очень разных ледяных мирах Солнечной системы существует общий, пока неизвестный науке класс химических веществ, поглощающий свет, который формируется под действием экстремального холода и космической радиации.
Ученые РГУ нефти и газа (НИУ) имени И. М. Губкина разработали технологию изменения структуры молекул нефти с помощью энергии кавитационных полей, которые создаются при воздействии ультразвука. Технология позволяет облагораживать нефть, меняя ее физико-химические характеристики и снижая долю нежелательных составляющих веществ. Для проведения полевых испытаний ее реализовали в мобильном исполнении с применением управляемых ультразвуковых полей. Разработанное исследовательское оборудование может применяться на любом месторождении, включая удаленные и труднодоступные.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
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
Последние комментарии