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Saturday, June 12, 2021

अजीब Skyrmion घटना के लिए खोज विफल रहता है, लेकिन अजनबी चुंबकीय मनके हार ढूँढता है

कण Skyrmion कलात्मक अवधारणा

शायद ही कभी देखा चुंबकीय स्पिन बनावट के लिए शिकार पर भौतिकविदों ने एक और वस्तु की खोज की है जो इसके हॉलमार्क को सहन करता है, जो अल्ट्रा-पतली चुंबकीय फिल्मों की संरचना में छिपा हुआ है, कि उन्होंने एक इनकैमेनसेट स्पिन क्रिस्टल कहा है।

  • वारविक विश्वविद्यालय भौतिकविदों ने Skyrmions को खोजने के लिए निर्धारित किया है, केवल विशिष्ट गुणों के साथ निकट-समान वस्तु को खोजने के लिए जिसे उन्होंने एक इनकैंसुरेट स्पिन क्रिस्टल का नाम दिया है
  • वैज्ञानिकों ने अल्ट्रा-पतली सामग्री में चुंबकीय स्पिन बनावट के संकेतों की तलाश की, जो केवल कुछ परमाणु मोटे थे
  • भौतिकविदों को उनके अस्पष्ट, थोक विद्युत मापों द्वारा अक्सर पता चला Skyrmions की क्षमता में बहुत रुचि है।
  • यह नई खोज कंप्यूटर मेमोरी और स्टोरेज में प्रौद्योगिकियों के लिए एक नए आधार का रास्ता बता सकती है
स्पिन क्रिस्टल को निष्क्रिय करें

‘इनकैंसुरेट स्पिन क्रिस्टल’ चरण का मापा डोमेन पैटर्न। साभार: वारविक विश्वविद्यालय

शायद ही कभी देखा चुंबकीय स्पिन बनावट के लिए शिकार पर भौतिकविदों ने एक और वस्तु की खोज की है जो अल्ट्रा-पतली चुंबकीय फिल्मों की संरचना में छिपे हुए, इसके हॉलमार्क को सहन करता है, जिसे उन्होंने एक इनकैमेनसेट स्पिन क्रिस्टल कहा है।

वारविक विश्वविद्यालय के एक दल ने पत्रिका के निष्कर्षों की रिपोर्ट दी प्रकृति संचार, जो कंप्यूटर मेमोरी और स्टोरेज जैसी तकनीकों के लिए नई संभावनाओं की पेशकश कर सकता है।

शोधकर्ताओं ने शुरू में एक Skyrmion, एक भंवर चुंबकीय स्पिन बनावट को खोजने के लिए निर्धारित किया, जो विशेष रूप से चुंबकीय सामग्री में मौजूद थे और जो कि भौतिक कुशल डेटा भंडारण की एक नई पीढ़ी के लिए अपने अद्वितीय गुणों और क्षमता के कारण भौतिकविदों के लिए बहुत रुचि रखते हैं। उन्हें खोजने के लिए, वैज्ञानिक हॉल प्रभाव के असामान्य व्यवहार की तलाश करते हैं; यह इलेक्ट्रॉनों को एक आचरण सामग्री के माध्यम से अलग-अलग व्यवहार करने का कारण बनता है, जिसे प्रतिरोधकता के रूप में मापा जाता है।

इस प्रभाव को प्रेरित करने के लिए, टीम ने एक फेरोमैग्नेटिक पदार्थ, लेड टाइटनेट की एक अत्यंत पतली फिल्म को मिलाकर एक फेरोमैग्नेट, स्ट्रोंटियम रथानाट की एक और पतली फिल्म के साथ नमूने बनाए। ये परतें समतल रूप से समतल होती हैं, जो मात्र पाँच से छह यूनिट कोशिकाएँ (3 नैनोमीटर) मोटी होती हैं।

स्पिन क्रिस्टल को निष्क्रिय डोमेन पैटर्न को निष्क्रिय करें

‘इनकम्बेनुरेट स्पिन क्रिस्टल’ चरण का नकली डोमेन पैटर्न। साभार: वारविक विश्वविद्यालय

फेरोइलेक्ट्रिक परत एक विद्युत क्षेत्र को प्रेरित करती है जो कि फेरोमैग्नेट की परमाणु संरचना को प्रभावित करती है, इसकी समरूपता को तोड़ती है। परमाणु परिशुद्धता इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी का उपयोग करते हुए, उन्होंने इस समरूपता को तोड़ने को मापा, और सामग्री की विद्युत प्रतिरोधकता को अलग से मापने में भी सक्षम थे और टोपोलॉजिकल हॉल प्रभाव के रूप में सुविधाओं की उपस्थिति की पुष्टि की, जैसा कि एक स्काईयरियन के लिए अपेक्षित होगा।

तब शोधकर्ताओं ने सामग्री की परमाणु संरचना की टोपोलॉजी की जांच करने के लिए चुंबकीय बल माइक्रोस्कोपी का उपयोग किया, जिसने आयतों के आधार पर एक जाली का गठन किया – हेक्सागोन्स नहीं, जैसा कि वे अपेक्षा करेंगे। इस जाली के भीतर मैग्नेटिक डोमेन हैं जहां स्काईयरियन को अलग-अलग, अलग-थलग कणों के रूप में पाया जाएगा। इसके बजाय, इन डोमेन ने एक स्ट्रिंग या हार पर मोतियों की तरह अधिक गठन किया, जो कि मोतियों के साथ कभी भी एक पूर्ण सर्कल नहीं बनाते हैं।

यूनिवर्सिटी ऑफ वारविक डिपार्टमेंट ऑफ फिजिक्स में पीएचडी के छात्र लीड लेखक सैम सेडॉन ने कहा: “एक बार जब आप छवियों की सावधानीपूर्वक परीक्षा लेते हैं, तो आपको एहसास होता है, वास्तव में, यह बिल्कुल भी एक स्किर्मियन की तरह मौजूद नहीं है।

मारिन एलेक्सी

यूनिवर्सिटी ऑफ वारविक डिपार्टमेंट ऑफ फिजिक्स के प्रोफेसर मारिन एले। साभार: वारविक विश्वविद्यालय

“एक Skyrmion अपने स्वयं के जटिल हॉल प्रभाव का कारण बनता है और जब समान दिखने वाले प्रभाव देखे जाते हैं तो इसे अक्सर Skyrmion के हस्ताक्षर के रूप में माना जाता है। हमने एक बहुत ही ऑर्डर की गई डोमेन संरचना पाई है, जैसे कि एक स्किर्मियन जाली का निर्माण होगा, हालांकि वे केवल चिरल हैं और टोपोलॉजिकल रूप से संरक्षित नहीं हैं। वास्तविक-स्थान इमेजिंग साक्ष्य के साथ यह दिखाता है कि इस प्रकार के हॉल प्रभाव का कारण बनने के लिए आपको एक टोपोलॉजिकल डोमेन की आवश्यकता नहीं है। “

कंप्यूटर मेमोरी और स्टोरेज जैसी तकनीकों के लिए फेरोइलेक्ट्रिक और फेरोमैग्नेटिक मैटेरियल्स महत्वपूर्ण हैं। उदाहरण के लिए, टाइटन का नेतृत्व करने के लिए बहुत समान सामग्री अक्सर कारों में इलेक्ट्रॉनिक प्रणालियों में कंप्यूटर मेमोरी के लिए उपयोग की जाती है, उनकी मजबूती और अत्यधिक तापमान पर काम करने की क्षमता के कारण।

वारविक विश्वविद्यालय के सह-लेखक प्रोफेसर मारिन एले ने कहा: “फ़िरोइलेक्ट्रिक और फेरोमैग्नेट सामग्रियों के बीच इन प्रकार के इंटरफेस में रुचि है, जैसे कि नए प्रकार की कंप्यूटर मेमोरी के लिए। क्योंकि फेरोइलेक्ट्रिक ध्रुवीकरण को स्थायी रूप से स्विच किया जा सकता है, यह एक फेरोमैग्नेट में एक क्वांटम प्रभाव को संशोधित करता है और जो हमें अगले क्वांटम कंप्यूटरों के लिए सामग्री के लिए दिशा दे सकता है। इन्हें स्थिर सामग्रियों की आवश्यकता होगी जो अत्यधिक तापमान पर काम करते हैं, कम बिजली की खपत करते हैं, और लंबे समय तक जानकारी संग्रहीत कर सकते हैं, इसलिए सभी सामग्री यहां हैं।

“टोपोलॉजी वास्तविक जीवन में कुछ गणितीय अवधारणाओं का अनुवाद है और अब भौतिकी में नई खोजों के मूल में है। वारविक विश्वविद्यालय में हमारे पास एक असाधारण और उन्नत बुनियादी ढांचा है जो हमें सैद्धांतिक दृष्टिकोण से एक समस्या से निपटने की अनुमति देता है, परमाणु संरचना को देखने के लिए, अत्यधिक तापमान और क्षेत्रों, विशेष रूप से चुंबकीय क्षेत्रों में कार्यात्मक गुणों को देखने के लिए। हम नई तकनीकों को विकसित करने के लिए इंजीनियरों के लिए नींव पेश करने में सक्षम हैं। ”

संदर्भ: “श्रीआरओ में फेरोइलेक्ट्रिक रूप से प्रेरित चुंबकीय स्पिन क्रिस्टल का वास्तविक-अंतरिक्ष अवलोकन“एसडी सेडॉन, डे डोगरु, एसजेआर होल्ट, डी। रुसू, जेजेपी पीटर्स, एएम सांचेज और एम। एलेक्सा द्वारा, प्रकृति संचार
DOI: 10.1038 / s41467-021-22165-5

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