Ученые из Университета штата Флориды синтезировали уникальный кристаллический материал, проявляющий необычные магнитные свойства. Обнаруженная ими новая форма магнитного поведения открывает перспективы для усовершенствования систем хранения данных и разработки перспективных квантовых приборов, пишет ScienceDaily.
Происхождение магнетизма лежит в особенностях взаимодействия атомных спинов. Каждый атом функционирует подобно миниатюрному магниту, ориентированному в определенном направлении. Если направления многих атомных спинов совпадают либо располагаются антипараллельно, возникают привычные магнитные эффекты, используемые нами ежедневно. Полученный учеными материал демонстрирует нестандартное поведение: его атомные спины формируют сложную спиральную структуру, создающую завихрения магнитных полей. Такие неоднородные модели ориентации называются спиновыми текстурами. Они играют важную роль в формировании уникальных свойств вещества.
Структурная несовместимость используемых в исследовании соединений послужила причиной возникновения эффекта «структурной фрустрации»: атомы соседних веществ вступают в конфликт, препятствуя формированию четко выраженного порядка. Именно такое состояние создает условия для проявления сложной магнитной активности.
Экспериментаторы получили новый материал путем комбинирования соединения, состоящего из марганца, кобальта и германия, с другим соединением, состоящим из марганца, кобальта и мышьяка. Несмотря на сходство химической формулы, оба состава отличаются кристаллической решеткой. Проведенная процедура охлаждения и последующего выращивания монокристаллов подтвердила формирование магнитных вихреватых структур.
Подобные материалы привлекают внимание ученых возможностью эффективного управления магнитными свойствами. Одна из областей применения — создание компактных жестких дисков будущего поколения, обеспечивающих хранение большего объема информации на единицу площади. Другое важное преимущество заключается в возможности минимизации энергозатрат на перемещение магнитных доменов, что способствует повышению энергоэффективности цифровых устройств. Особенность наблюдаемых структур заключается еще и в том, что они потенциально полезны для реализации надежных квантовых вычислений. Подобные устройства обеспечивали бы защиту важной квантовой информации от случайных ошибок и шумов.
Ранее итальянские физики создали в лаборатории устойчивые трехмерные солитоны. Рассказали о них подробнее в другом материале Hi-Tech Mail.
