Вихри из нановихрей — какие магнитные структуры могут формировать скирмионы
Впервые крошечные вихри, названные скирмионами, экспериментально обнаружили чуть больше десяти лет назад и с тех пор они показали себя крайне перспективными в области обработки информации — более того, они влияют на магниторезистивные и термодинамические свойства материала. Расскажем, что может привнести соединение таких вихрей.
В целом, переплетенные структуры окружают нас повсюду — и речь даже не о проводах и нитях. Например, нитевидные структуры распространены в природе, так как они способны придавать растительным волокнам прочность на растяжение или изгиб. Так что в некотором роде даже ожидаемо, что физики из центра Эрнста Руска в Юлихе совместно с коллегами из Стокгольма и Хэфэя обнаружили такие структуры на наноуровне в сплаве железа и германия.
Эти структуры состоят из нескольких скимирионов, скрученных вместе подобно нитям веревки. Каждый скирмион похож на небольшой вихрь и состоит из магнитных моментов, направленных в разные стороны. Диаметр подобной нити составляет менее одного микрометра, а длина структуры ограничена только толщиной образца.
Предыдущие исследования других ученых показали, что такие нити почти всегда представляют собой твердый стержень. Однако при рассмотрении под микроскопом сверхвысокого разрешения выявили более разнообразную картину: нити могут в разной степени скручиваться. По мнению исследователей, такие сложные формы стабилизируют магнитные структуры, что делает их крайне интересными для прикладного использования.
Почему же ошиблись прошлые исследователи? Дело в том, что электронный микроскоп сверхвысокого разрешения по принципу своего действия даёт не просто изображение образца, как в случае с оптическим микроскопом, а показывает картину взаимодействия высокоэнергетических электронов с зонда самого микроскопа с электронами образца. В случае подобного наблюдения удаётся рассмотреть и квантово-механические явления, проявляющиеся в образце.
Исследование опубликовано в Nature Communications.