Скирмионы - новый способ создания спинтронных устройств магнитной записи и хранения информации - «Наука и технологии»

Экзотические кольцевые магнитные образования, получившие название скирмионы, могут стать основой для технологий энергонезависимой магнитной записи и хранения информации, которая придет на замену существующим технологиям жестких магнитных дисков. Скирмионы обеспечивают более сильное проявление в условиях магнитных полей, на порядок более слабых, нежели магнитные поля, используемые в современных технологиях хранения информации. Но основным их недостатком является то, что они возникают и сохраняют свою стабильность только в условиях чрезвычайно низких температур. Однако, благодаря работе исследователей из американского Национального института стандартов и технологий (National Institute of Standards and Technology, NIST) вышеописанная ситуация может кардинально измениться, этим исследователям, работавшим совместно с учеными из нескольких университетов, удалось найти способ создания и манипулирования магнитными скирмионами при условиях комнатной температуры окружающей среды.

Эффект скирмионов заключается в том, что при определенных чрезвычайных условиях в некоторых магнитных материалах могут возникать области, внутри которых магнитные моменты атомов принимают кольцевые и вихреобразные формы, формируя нечто наподобие магнитного кольца, состояние которого может использоваться для хранения бита информации. Для того, чтобы искусственно стимулировать образование магнитных колец, скирмионов, ученые поместили большое количество крошечных дисков из намагниченного кобальта на тонкую пленку, изготовленную из сплава кобальта и палладия. Эта пленка выступает в роли защитного барьера, не допускающего к скирмионам проявлений неблагоприятных факторов из окружающей среды, что позволяет держать в целости и сохранности данные, хранимые в скирмионах.

Однако, защитный барьер одновременно является препятствием, усложняющим процесс считывания информации, хранимой в скирмионах. Ученые преодолели это затруднение при помощи просвечивания пленки потоком нейтронов, который позволил им, в буквальном смысле, увидеть записанную информацию.

"Преимущество использования скирмионов заключается в том, что для их использования в качестве носителей информации или спинтронных логических элементов требуется гораздо меньше энергии, чем при использованию любого другого метода, подходящего для спинтроники" - рассказывает Дастин Гильберт (Dustin Gilbert), ученый из NIST, - "Требуется совсем незначительная энергия для того чтобы инициировать определенное состояние скирмиона, и еще небольшое количество дополнительной энергии для того, чтобы заставить их перемещаться".

Эти исследования, которые были проведены при участии ученых из Калифорнийского университета в Дэвисе, университета Мэриленда, Калифорнийского университета в Санта-Круз и Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли, являются лишь первым шагом на пути разработки новых технологий магнитной записи и хранения информации. Поэтому не стоит ожидать скорого появления новых жестких дисков, основанных на этих технологиях, на доведение скирмионных технологий до уровня практического применения потребуется еще достаточно длительное время, точное количество которого не могут спрогнозировать даже сами ученые.