Грандиозное открытие: ученые впервые зафиксировали вихревые структуры поля в обычных материалах

Гопфионы, считающиеся трехмерным аналогом скирмионов, являются стабильными вихревыми полевыми структурами, которые можно рассматривать как квазичастицы. Они имеют потенциал для использования в создании памяти, кубит и логических элементов для нейроморфных процессоров.

Смотрите также Новый прорыв в физике поможет создать сверхпроводники комнатной температуры

В то время как скирмионы, как топологические структуры в плоской двумерной версии, известны уже достаточно давно, гопфионы оставались неуловимыми в практическом применении. В большинстве случаев они были известны науке только в виде сложных уравнений, а практические наблюдения ограничивались специально синтезированными материалами.

Наблюдение гопфиона в электронный микроскоп / Фото Fengshan Zheng

Первое наблюдение

Совместная исследовательская группа достигла значительного прорыва, продемонстрировав стабильное формирование гопфионов в толще пластины из железа и германия. Филипп Рыбаков, ведущий автор исследования и научный сотрудник кафедры физики и астрономии Уппсальского университета в Швеции, отметил важность полученных результатов как с фундаментальной, так и с прикладной точки зрения.

Наши результаты важны как с фундаментальной, так и с прикладной точки зрения, поскольку появился новый мост между экспериментальной физикой и абстрактной математической теорией, что может привести к надеждам найти применение в спинтронике.
– сказал Рыбаков.

Понимание функционирования различных компонентов имеет решающее значение для разработки инновационных материалов и технологий будущего. Сфера спинтроники, исследующая спин электронов, предлагает многообещающие возможности сочетания электрических и магнитных свойств электронов для таких применений, как новая электроника, логика и память.

Почему это важно

Гопфионы, с их трехмерной природой, могут играть значительную роль в переходе к третьему измерению для различных технологий, построенных на магнитных скирмионах, таких как трековая память, нейроморфные вычисления и кубиты – основная единица квантовой информации.

Рыбаков признал новизну предмета, заявив: "Поскольку предмет новый и многие его интересные свойства еще не открыты, трудно делать прогнозы относительно его конкретных применений в спинтронике. Однако можно предположить, что гопфионы могут представлять наибольший интерес при переходе к третьему измерению практически всех технологий, что разрабатываются на основе магнитных скирмионов: трековой памяти, нейроморфных вычислений и кубитов (основной единицы квантовой информации). По сравнению со скирмионами, гопфионы имеют дополнительную степень свободы путем трехмерности и, следовательно, могут двигаться не в двух, а в трех измерениях.

Смотрите также Автономная лаборатория достигла прорыва в синтезе квантовых точек, опередив человеческие усилия.

Это революционное исследование открывает новые пути для интеграции гопфионов в электронные приложения, обеспечивая многообещающую основу для будущего спинтроники и смежных технологий.