Грандіозне відкриття: науковці вперше зафіксували вихрові структури поля в звичайних матеріалах

Гопфіони, що вважаються тривимірним аналогом скірміонів, є стабільними вихроподібними польовими структурами, які можна розглядати як квазічастинки. Вони мають потенціал для використання у створенні пам'яті, кубітів та логічних елементів для нейроморфних процесорів.

Дивіться також Новий прорив у фізиці допоможе створити надпровідники кімнатної температури

У той час як скірміони, як топологічні структури у плоскій двовимірній версії, відомі вже досить давно, гопфіони залишалися невловимими у практичному застосуванні. У більшості випадків вони були відомі науці лише у вигляді розв'язків складних рівнянь, а практичні спостереження обмежувалися спеціально синтезованими матеріалами.

Спостереження гопфіона в електронний мікроскоп / Фото Fengshan Zheng

Перше спостереження

Спільна дослідницька група досягла значного прориву, продемонструвавши стабільне формування гопфіонів у товщі пластини, виготовленої із заліза та германію. Філіп Рибаков, провідний автор дослідження та науковий співробітник кафедри фізики та астрономії Уппсальського університету у Швеції, наголосив на важливості отриманих результатів як з фундаментальної, так і з прикладної точки зору.

Наші результати важливі як з фундаментальної, так і з прикладної точки зору, оскільки з'явився новий міст між експериментальною фізикою та абстрактною математичною теорією, що може призвести до сподівань знайти застосування у спінтроніці,
–  сказав Рибаков.

Розуміння функціонування різних матеріальних компонентів має вирішальне значення для розробки інноваційних матеріалів і технологій майбутнього. Сфера спінтроніки, яка досліджує спін електронів, пропонує багатообіцяючі можливості для поєднання електричних і магнітних властивостей електронів для таких застосувань, як нова електроніка, логіка і пам'ять.

Чому це важливо

Гопфіони, з їх тривимірною природою, потенційно можуть відігравати значну роль у переході до третього виміру для різних технологій, побудованих на магнітних скірміонах, таких як трекова пам'ять, нейроморфні обчислення та кубіти – основна одиниця квантової інформації.

Рибаков визнав новизну предмета, заявивши: "Оскільки предмет новий і багато його цікавих властивостей ще не відкриті, важко робити прогнози щодо його конкретних застосувань у спінтроніці. Однак можна припустити, що гопфіони можуть становити найбільший інтерес при переході до третього виміру практично всіх технологій, що розробляються на основі магнітних скірміонів: трекової пам'яті, нейроморфних обчислень і кубітів (основної одиниці квантової інформації). У порівнянні зі скірміонами, гопфіони мають додатковий ступінь свободи шляхом тривимірності і, отже, можуть рухатися не в двох, а в трьох вимірах".

Дивіться також Автономна лабораторія досягла прориву в синтезі квантових точок, випередивши людські зусилля

Це революційне дослідження відкриває нові шляхи для інтеграції гопфіонів в електронні додатки, забезпечуючи багатообіцяючу основу для майбутнього спінтроніки та суміжних технологій.