Физики научились управлять скирмионами в нанокристаллах

Физики научились управлять скирмионами в нанокристаллах

Антисимметричное магнитное взаимодействие приводит к возникновению в магнитоупорядоченной среде областей с обратной намагниченностью, например скирмионов. В своей новой работе американские физики предложили способ управлять этим взаимодействием с помощью бомбардировки таких областей ионами аргона с энергией около 100 электронвольт. Исследование опубликовано в Physical Review Letters.

Магнитный порядок возникает в кристаллических структурах в результате обменного взаимодействия спинов соседних атомов. Это приводит к взаимной ориентации спинов и возникновению магнитных доменов. В многоэлектронных атомах дополнительный вклад вносит спин-орбитальное взаимодействие и взаимодействие с магнитным полем кристаллической решетки.

В случае, если поле кристаллической решетки является анизотропным, это может приводит к локальной переориентации спинов из-за антисимметричного обмена. Чаще всего такой эффект можно наблюдать в антиферромагнетиках, в которых из-за него возникают области спонтанной намагниченности. Кроме этого, примерами антисимметричного магнитного взаимодействия являются скирмионы — вихревые образования с обратной намагниченностью в магнитных материалах. Ученые многократно предпринимали попытки управлять антисимметричным взаимодействием, но почти всегда изменение энергии антисимметричного обмена дополнительно приводило к большому количеству неконтролируемых сопряженных изменений магнитных свойств.

В своей новой работе американские физики предложили новый способ управления антисимметричным магнитным взаимодействием с использованием пучка ионов аргона Ar+. Ионным пучком ученые облучали трехслойную систему, в которой магнитным компонентом был 0,8-нанометровый слой кобальта, зажатый между двумя более толстыми (но тоже нанометровой толщины) слоями платины. При бомбардировке ионы аргона попадали на слой платины, выбивая часть атомов платины из решетки. Это приводило к увеличению ее шероховатости и, из-за очень небольшой толщины слоя, изменению энергии межфазной границы кобальт-платина и магнитного порядка в слое кобальта.

Для получения необходимой магнитной структуры в нанослое кобальта ученые прикладывали магнитное поле под углом к плоскости пленки. В результате нормальная компонента поля приводила к образованию радиально-симметричной области с магнитным порядком, а тангенциальная компонента — к изменению формы этой области как раз за счет антисимметричного обменного взаимодействия. За изменением формы и структуры образующейся области ученые наблюдали с помощью магнитооптического эффекта Керра. А зная скорость и направление движения доменной стенки, ученые смогли определить величину и знак антисимметричного взаимодействия.

По утверждениям ученых, предложенный ими способ управления антисимметричным магнитным взаимодействием в наномагнитных структурах, позволит создавать устройства с настраиваемыми свойствами скирмионов. Ранее физики уже предлагали способы управления скирмионами, например с помощью механического воздействия. Но до этого управляемо удавалось только создавать и уничтожать их, но не изменять их свойства.

Александр Дубов

N+1

Похожие новости:
Американские физики научились получать небывалую температуру
Американские физики попали в Книгу рекордов Гиннесса. Во время эксперимента им удалось получить вещество, разогретое до 4 триллионов градусов Цельсия — это в 250 тысяч раз больше, чем температура в центре Солнца! Учёные сталкивали в коллайдере разогнанные почти до скорости света ядра атомов золота. ..
2012-06-26 2529 0 Научные открытия
1
Физики научились управлять теплом при помощи магнитов
Американские физики сообщили о новом способе управления потоками тепла с помощью магнитов. Результаты исследований авторы опубликовали в журнале Nature Materials, а кратко с ними можно ознакомиться на сайте Университета штата Огайо. В своем эксперименте ученые использовали миниатюрный ..
2015-03-26 3283 0 Научные открытия
1
Физики научились управлять переохлажденными молекулярными газами
Физики из США и Сингапура впервые научились управлять квантовым состоянием молекулярного газа. Ученым не просто удалось охладить порядка двух тысяч молекул 23Na40K до сверхнизких температур, но контролируемо перевести эти частицы из основного квантового состояния в заданное. Работа опубликована в журнале Physical Review ..
2016-06-12 759 0 Научные открытия
0
Физики научились перемещать объекты по воде при помощи волн
Ученые из Австралии, Израиля и России научились с помощью волны перемещать объекты на поверхности воды. Результаты своего исследования авторы опубликовали в журнале Nature Physics, а кратко с ними можно ознакомиться на сайте Австралийского национального университета в Канберре. Специалисты с помощью волновых ..
2014-08-12 1599 0 Научные открытия
0
Ученые IBM научились управлять спином электронов
Ученые из из IBM Research и Лаборатории физики твердого тела в ETH Zurich продемонстрировали новую технологию, с помощью которой можно управлять спином, направлением вращения электрона, и заставить перемещаться электроны, соблюдая строгий установленный порядок. При этом, время фиксации спина электронов ..
2012-08-21 1149 0 Научные открытия
1
Физики создали источник равных одиночных фотонов
Физики из Швейцарии, Франции и Германии создали источник света, который испускает одиночные фотоны равной длины волны. Результаты своих исследований авторы опубликовали в журнале Nature Communications, а кратко с ними можно ознакомиться на сайте Phys.org. Созданный учеными источник ..
2015-09-08 3187 0 Научные открытия
1
Физики нашли бозон Хиггса
Физики установили факт существования бозона Хиггса - недостающего элемента в цепочке объяснения мироздания, сообщает РИА Новости. По данным агентства, в блогах ученых об этом говорится как о свершившемся факте, участник исследований, сотрудник НИИ ядерной физики МГУ Эдуард Боос сказал, что после ..
2012-06-19 2457 1 Научные открытия
1
Физики продемонстрировали работу квантового переключателя
Физики Гарвардского университета и Массачусетского технологического института под руководством Михаила Лукина придумали квантовые переключатели, управлять работой которых можно единичными фотонами. Свое исследование авторы опубликовали в журнале Nature, кратко с ним можно ознакомиться на сайте Гарвардского университета. В ..
2014-04-25 1338 0 Научные открытия
0
В МГУ создали оптический генератор нового поколения
Группа ученых физического факультета МГУ совместно с коллегами из Швейцарии разработала устройство, которое позволяет получать сверхкороткие оптические импульсы, а также СВЧ-излучение с рекордно низким уровнем помех. Подробности приведены в статье ученых для журнала Nature Photonics (доступен препринт), ..
2013-12-29 1325 0 Научные открытия
0
Специалисты CERN впервые записали спектр антиводорода
Знаковый эксперимент по изучению антиматерии провели физики, работающие в коллаборации ALPHA на Большом адронном коллайдере (БАК). Учёные впервые в мире научились определять свойства антивещества, изучать структуру атомов антиводорода. Напомним, что в мае 2011 года специалисты рапортовали о рекордном удержании ..
2012-03-12 1572 0 Научные открытия
0
Физики создали волокна для лазерной ткани
Физики из Итальянского технологического института в Арнесано научились получать нановолокна, которые могут выступать в роли рабочего тела лазера. В будущем эти волокна могут стать основой «лазерной ткани». Исследование выложено в виде препринта в архиве Корнельского университета, кратко ..
2013-12-18 1047 0 Научные открытия
0
Физики придумали способ стабилизации плазменных филаментов
Физики придумали способ стабилизации плазменных филаментов - относительно недавно открытых объектов с большим потенциалом использования в различных прикладных областях. Статьяисследователей появилась в журнале Physical Review Letters, а ее краткое изложение приводится на сайте Американского физического общества. В физике ..
2012-09-18 1484 0 Научные открытия
0
Ученые обнаружили необычные связанные скирмионы
Физики из США и Японии впервые наблюдали связанные состояния скирмионов, которыми можно управлять при помощи электрического поля. Свое исследование ученые опубликовали в журнале Physical Review Letters, кратко с ним можно ознакомиться сайте Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли. Ученые ..
2014-06-28 1029 0 Научные открытия
0
Физики нашли у кубита свойства тепловой машины
Кубиты, созданные на основе джозефсоновского контакта, можно рассматривать как квантовые тепловые машины. Ученые из Бразилии смогли показать, что такой подход позволяет управлять динамикой образования и нарушения когерентных связей между элементами квантово-компьютерной цепи. Работа опубликована в Physical ..
2017-10-09 8291 0 Научные открытия
0
Физики научились телепортировать энергию
Сначала они телепортировали протоны, затем атомы и ионы. А теперь один физик открыл способ, который позволяет проделать это с энергией. Данное открытие имеет большое значение для будущего физики. В 1993 году, Чарли Беннетт из Исследовательского Центра IBM имени Уатсона ..
2013-12-9 1993 0 Научные открытия
0