Новое состояние материи позволит создать компактные и высокоплотные устройства хранения данных - «Наука и технологии»

Новая форма материи, внутри которой возникают "водовороты" электрических зарядов, была создана учеными из Национальной лаборатории имени Лоуренса (Lawrence Berkeley National Laboratory) и Калифорнийского университета (University of California) в Беркли. Вращающиеся вихри электрического поля, возникающие в структурах, изготовленных из титаната свинца и титаната стронция, весьма подобны вихрям магнитного поля, известным под названием скирмионы, а использование электрических вихрей позволит создать совершенно новые типы памяти и логических элементов, которые составляют основу современных микропроцессоров.

Ученые уже достаточно давно предполагали возможность существования вихревых образований электрических полей, но данный случай является первым разом в истории, когда эти образования наблюдались в ходе экспериментов. Для того, чтобы электрические вихри смогли образоваться и их можно было увидеть, ученые создали структуру из чередующихся слоев титаната свинца и титаната стронция, толщина каждого из которых составляла 0.4 нанометра. Различие в энергетических показателях двух материалов приводило к возникновению на их границе весьма странных эффектов.

"Путем изменения геометрии и толщины слоев разных материалов мы настраиваем период и длину так называемой суперрешетки" - рассказывает Лейн Мартин (Lane Martin), один из исследователей, - "Мы провели множество экспериментов с различными параметрами решетки и наткнулись на комбинацию, при которой в материале возникает совершенно новое явление, стабильные завихрения электрических полей".

Используя технологию трансмиссионной электронной микроскопии (transmission electron microscopy) и дифракционной рентгеноскопии ученые из Беркли впервые оказались способными наблюдать эти вихри напрямую. Картина этих вихрей представлена выше, эти вихри, вращающиеся в области слоев титаната свинца, показаны в виде желтых линий.

Подобно вихрям магнитного поля, которые возникают и управляются воздействием внешних магнитных полей, вихри электрического поля могут управляться воздействием электрических импульсов. Это, в свою очередь, позволит создать сверхплотные устройства хранения данных, в которых каждый бит будет храниться в одном вихре, размер которого не превышает одного нанометра. Но это все пока только в теории, для того, чтобы сделать это все реальностью, ученым потребуется провести массу исследований, направленных на изучение свойств и поведения этих крошечных электрических вихрей.