Уведомления
Авторизуйтесь или зарегистрируйтесь, чтобы оценивать материалы, создавать записи и писать комментарии.
Авторизуясь, вы соглашаетесь с правилами пользования сайтом и даете согласие на обработку персональных данных.
Физики создали новую магнитную квазичастицу — вортион
Ученые создали новое магнитное состояние — магнито-ионный вихрь, или «вортион». Их разработка обеспечивает точный контроль магнитных свойств на наномасштабе при комнатной температуре и прокладывает путь для более энергоэффективных вычислительных устройств.
С распространением машинного обучения и инструментов, основанных на нем, все компании стали стараться работать с большими данными. Это привело к заметному росту энергопотребления. В большинстве случаев для записи информации используют электрические токи, а обрабатывающие данные устройства нагреваются и так теряют часть энергии.
Если использовать магнитные запоминающие устройства и управлять ими с помощью напряжения, а не тока, можно значительно сократить энергозатраты. Для таких устройств можно использовать магнито-ионные материалы. Их свойства можно изменять, добавляя или удаляя ионы через перемену полярности приложенного напряжения.
До сих пор большинство исследователей работали со сплошными пленками магнито-ионных материалов, а не на управлении отдельными «битами». При этом для обеспечения хранения данных с высокой плотностью ученым и инженерам нужно добиться контроля именно над минимальными единицами хранения информации.
Международная группа ученых нашла решение, позволяющее управлять магнито-ионными материалами с высокой точностью. Они объединили магнито-ионные эффекты и магнитные вихри в новом магнитном состоянии — вортионе. Научная статья опубликована в журнале Nature Communications.
На масштабе около микрометра в материалах могут возникать явления, отсутствующие в более крупных системах, например магнитные вихри — небольшие структуры, напоминающие спирали. Их используют для записи и чтения магнитных данных и в биомедицине. Однако изменить состояние уже существующего вихря либо невозможно, либо требует значительных затрат энергии.
Сформированный учеными вортион позволяет с высокой точностью контролировать магнитные свойства наноструктур в форме точек. Исследователи регулируют нужные параметры за счет удаления ионов азота с помощью напряжения. Это делает управление вортионами энергоэффективным.
«Это принципиально новый объект на наномасштабе. Существует огромный спрос на управление магнитными состояниями на этом уровне, но, что удивительно, большая часть исследований в области магнито-ионных эффектов до сих пор была сосредоточена на сплошных материалах. Если же рассмотреть влияние движения ионов в дискретных наноструктурах, например в изученных нами наноточках, становится очевидно, что в них появляются уникальные динамически изменяющиеся конфигурации спинов», — объяснил руководитель исследования Хорди Сорт (Jordi Sort).
Конфигурация спинов и магнитные свойства вихрей зависят от длительности приложенного напряжения. Наноточки, изначально не обладающие магнитными свойствами, можно перевести в несколько состояний— от магнитных вихрей с разными характеристиками до состояния с однородной магнитной ориентацией.
«С помощью созданных нами вортионов мы можем беспрецедентно точно управлять такими магнитными свойствами, как намагниченность, коэрцитивная сила, остаточная намагниченность, магнитная анизотропия и критические поля, при которых вихри возникают или исчезают. Эти свойства ключевые для хранения информации в магнитных запоминающих устройствах, а теперь их можно настраивать аналоговым и обратимым способом, активируя процесс напряжением и потребляя при этом минимальное количество энергии», — рассказала первая автор статьи Ирэна Спасоевич (Irena Spasojević).
Ученые также предположили, что настраиваемые магнито-ионные вихри могут использоваться в нейросетях в качестве динамических синапсов, способных имитировать работу биологических синапсов. В мозге связи между нейронами — синапсы — обладают разными «весами» (силами), которые изменяются в процессе обучения. Работа биологических нейронов и синапсов тоже управляется электрическими сигналами и миграцией ионов, как и свойства вортионов.
Вортионы могут помочь ученым создать настраиваемые синаптические веса в виде управляемой намагниченности или магнитной анизотропии для нейроморфных спинтронных устройств. Исследователи считают, что, помимо нейроморфных вычислений, аналоговых систем и многослойных запоминающих устройств, «вортионы» могут найти применение в медицине (например, в методах терапии), защите данных и вычислениях, основанных на магнитных спинах.
Использование напряжения вместо электрического тока позволяет снижать и предотвращать перегрев устройств, таких как ноутбуки, серверы и центры обработки данных, значительно снижая потери энергии.
Telegram 
Дзен 
VK Ученые давно знают как с хорошим приближением прогнозировать рост поверхностей. Но экспериментально подтвердить точное соответствие реальных процессов и модели — гораздо более сложная задача, у которой, тем не менее, есть решение.
На Меркурии может появиться первый в истории «вечный рассвет»: ученые предложили отправить туда планетоход, который будет постоянно ехать вдоль границы дня и ночи. Подход открывает путь к изучению одного из самых загадочных миров Солнечной системы без риска разрушительного перегрева.
Микробиологи вырастили неизвестный ранее вид Асгард-архей из гиперсоленых микробных матов и впервые сделали 3D-снимки их прямого физического контакта с симбиотическими бактериями. Анализ томограмм показал встречное структурное движение: археи формируют сложную сеть из нитей и отпочковывающихся мембранных пузырьков, а бактерии прокладывают к этой сети прямые белковые нанотрубки. Визуализация подтверждает гипотезу о том, что эукариотические клетки возникли в результате тесного физического и метаболического переплетения двух микроорганизмов.
Когда международная экспедиционная группа, исследующая море Уэдделла в Антарктиде на борту ледокола «Поларштерн», попыталась укрыться от шторма, ученые и экипаж судна удивились внезапному появлению острова, не обозначенного ни на одной морской карте.
Ученые давно знают как с хорошим приближением прогнозировать рост поверхностей. Но экспериментально подтвердить точное соответствие реальных процессов и модели — гораздо более сложная задача, у которой, тем не менее, есть решение.
Окаменелые остатки рептилии возрастом 289 миллионов лет сохранили полное анатомическое устройство грудной клетки ранних покорителей суши. Благодаря нетронутым хрящам исследователи реконструировали механику первого полноценного реберного дыхания. Наличие в тканях оригинальных белков подтвердило, что сложные органические молекулы способны сохраняться в палеонтологической летописи почти на 100 миллионов лет дольше, чем считалось.
В парках некоторых стран все чаще можно заметить странную картину: синицы и воробьи вместо пуха и веточек приносят в клювах сигаретные окурки. Орнитологи из Польши решили выяснить, зачем птицы выстилают гнезда мусором, пропитанным никотином. Оказалось, пернатые нашли способ использовать вредную человеческую привычку для защиты своего потомства. Но, как это часто бывает в природе, у медали есть обратная сторона.
Марсоход «Персеверанс» обнаружил в камнях на кромке кратера Езеро спектральные признаки минерала корунда, из которого на Земле образуются рубины и сапфиры. Такие спектры на Красной планете зарегистрировали впервые. Теперь ученые пытаются понять, при каких процессах он мог там сформироваться, ведь условия на Марсе заметно отличаются от тех, в которых корунд обычно образуется на Земле.
Четыре человека, летящие к Луне, столкнулись с целым рядом мелких неприятностей — от низкой температуры в начале работы до поломки мочевыводящей системы туалета на вторые сутки и необходимости взамен пользоваться пакетами. К счастью, пока самые крупные сложности удалось компенсировать. Но все они вместе могут сдвинуть ситуацию к решению, о котором Naked Science уже говорил в нашем видеоподкасте о миссии: не исключено, что при высадке астронавтов на Луне их корабль состыкуют со Starship не на окололунной, а уже на околоземной орбите.
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