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Thursday, April 22, 2021

नेक्स्ट-जनरल इंफॉर्मेशन टेक्नोलॉजी: द स्पिंट्रॉनिक्स रिवोल्यूशन जस्ट ए हॉपफीन अवे

3 डी हॉफियन

एक चुंबकीय हॉफ की विशेषता 3 डी स्पिन बनावट के कलाकार की ड्राइंग। बर्कले लैब के वैज्ञानिकों ने 3 डी होप्स बनाए और देखे हैं। खोज स्पिंट्रोनिक्स मेमोरी डिवाइस को आगे बढ़ा सकती है। क्रेडिट: पीटर फिशर और फ्रांसिस हेलमैन / बर्कले लैब

बर्कले लैब द्वारा सह-अध्ययन किए गए अध्ययन की अगली पीढ़ी की सूचना प्रौद्योगिकियों के लिए महत्व है।

एक दशक पहले, चुम्बकीय स्काईमिशन नामक क्विपिपर्टिकल्स की खोज ने महत्वपूर्ण नए सुराग प्रदान किए कि कैसे सूक्ष्म स्पिन बनावट स्प्रिंट्रोनिक्स को सक्षम करेगी, इलेक्ट्रॉनिक्स का एक नया वर्ग जो डेटा को एन्कोड करने के लिए इसके चार्ज के बजाय इलेक्ट्रॉन स्पिन के उन्मुखीकरण का उपयोग करता है।

लेकिन यद्यपि वैज्ञानिकों ने इस बहुत ही युवा क्षेत्र में बड़ी प्रगति की है, वे अभी भी पूरी तरह से नहीं समझते हैं कि स्पिनट्रॉनिक्स सामग्रियों को कैसे डिज़ाइन किया जाए जो कि अल्ट्रासाउंड, अल्ट्राफास्ट, कम-शक्ति वाले उपकरणों के लिए अनुमति देगा। Skyrmions आशाजनक लग सकता है, लेकिन वैज्ञानिकों ने लंबे समय तक Skyrmions को केवल 2 डी वस्तुओं के रूप में माना है। हालाँकि, हाल के अध्ययनों ने सुझाव दिया है कि 2 डी स्काईयरियन वास्तव में एक 3 डी स्पिन पैटर्न की उत्पत्ति हो सकती है जिसे हॉपफियन कहा जाता है। लेकिन कोई भी प्रायोगिक रूप से यह साबित करने में सक्षम नहीं था कि नैनोस्केल पर चुंबकीय हॉप्स मौजूद हैं।

अब, बर्कले लैब के सह-शोधकर्ताओं के एक दल ने रिपोर्ट किया है प्रकृति संचार एक चुंबकीय प्रणाली में नैनोस्केल (एक मीटर के अरबों) में स्काईमेशन से निकलने वाले 3 डी हॉप्स का पहला प्रदर्शन और अवलोकन। शोधकर्ताओं का कहना है कि उनकी खोज उच्च-घनत्व, उच्च-गति, कम-शक्ति, अभी तक अल्ट्रैस्टेबल चुंबकीय मेमोरी उपकरणों को साकार करने में एक बड़ा कदम है जो इलेक्ट्रॉन स्पिन की आंतरिक शक्ति का शोषण करती है।

बर्कले लैब के मैटेरियल्स साइंसेज डिवीजन के एक वरिष्ठ वैज्ञानिक सह वरिष्ठ लेखक पीटर फिशर ने कहा, “हमने केवल यह साबित नहीं किया कि 3 डी हॉफ जैसी जटिल स्पिन बनावट मौजूद है – हमने यह भी दिखाया कि अध्ययन कैसे किया जाए और उनका उपयोग कैसे किया जाए।” UC सांता क्रूज़ में भौतिकी। “यह समझने के लिए कि वास्तव में आशाएँ कैसे काम करती हैं, हमें यह जानना होगा कि उन्हें कैसे बनाया जाए और उनका अध्ययन कैसे किया जाए। यह काम केवल इसलिए संभव हो पाया क्योंकि हमारे पास बर्कले लैब में ये अद्भुत उपकरण हैं और दुनिया भर के वैज्ञानिकों के साथ हमारी सहयोगी भागीदारी है। ”

पिछले अध्ययनों के अनुसार, skfmions के विपरीत, हॉफ, तब बहाव नहीं करते हैं जब वे एक उपकरण के साथ चलते हैं और इसलिए डेटा प्रौद्योगिकियों के लिए उत्कृष्ट उम्मीदवार हैं। इसके अलावा, यूनाइटेड किंगडम में सिद्धांत सहयोगियों ने भविष्यवाणी की थी कि एक बहुपरत 2 डी चुंबकीय प्रणाली से उम्मीदें उभर सकती हैं।

वर्तमान अध्ययन उन परीक्षणों को लगाने के लिए सबसे पहले है, फिशर ने कहा।

बर्कले लैब के आणविक फाउंड्री, नूह केंट में पीएचपी। यूसी सांता क्रूज़ में भौतिकी में और बर्कले लैब में फिशर के समूह में छात्र, आणविक फाउंड्री के कर्मचारियों के साथ इरिडियम, कोबाल्ट और प्लैटिनम की परतों से चुंबकीय नैनोपिलर को बाहर निकालने के लिए काम किया।

बहुस्तरीय सामग्री यूसी बर्कले पोस्टडॉक्टोरल विद्वान नील रेनॉल्ड्स द्वारा सह-वरिष्ठ लेखक फ्रांसेस हेलमैन की देखरेख में तैयार की गई थी, जो बर्कले लैब के मैटेरियल्स साइंसेज डिवीजन में वरिष्ठ संकाय वैज्ञानिक और यूसी बर्कले में भौतिकी और सामग्री विज्ञान और इंजीनियरिंग के प्रोफेसर का खिताब रखती है। वह ऊर्जा विभाग के गैर-संतुलन चुंबकीय सामग्री (एनईएमएम) कार्यक्रम का भी नेतृत्व करती हैं, जिसने इस अध्ययन का समर्थन किया।

हॉपफियंस और स्किर्मियन चुंबकीय सामग्री में सह-अस्तित्व के लिए जाने जाते हैं, लेकिन उनके पास तीन आयामों में एक विशिष्ट स्पिन पैटर्न है। इसलिए, उन्हें अलग-अलग बताने के लिए, शोधकर्ताओं ने बर्कले लैब के सिंक्रोट्रॉन उपयोगकर्ता सुविधा, उन्नत प्रकाश स्रोत में दो उन्नत चुंबकीय एक्स-रे माइक्रोस्कोपी तकनीकों – एक्स-पीईईएम (एक्स-रे फोटोमीशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी) के संयोजन का उपयोग किया; और ALBA में चुंबकीय नरम एक्स-रे ट्रांसमिशन माइक्रोस्कोपी (MTXM), बार्सिलोना, स्पेन में एक सिंक्रोट्रॉन प्रकाश की सुविधा – अलग-अलग स्पिन पैटर्न की छवि बनाने के लिए।

उनकी टिप्पणियों की पुष्टि करने के लिए, शोधकर्ताओं ने फिर नकल करने के लिए विस्तृत सिमुलेशन किया कि कैसे एक चुंबकीय उपकरण के अंदर 2 डी स्काईयरियन ध्यान से डिज़ाइन किए गए बहुपरत संरचनाओं में 3 डी हॉफ में विकसित होते हैं, और ध्रुवीकृत एक्स-रे प्रकाश द्वारा imaged होने पर ये कैसे दिखाई देंगे।

हेलमैन ने कहा, “सिमुलेशन इस प्रक्रिया का एक बेहद महत्वपूर्ण हिस्सा है, जो हमें प्रयोगात्मक छवियों को समझने और संरचनाओं को डिजाइन करने में सक्षम बनाता है, जो हॉपफाइन्स, स्किर्मियन या अन्य डिज़ाइन किए गए 3D स्पिन संरचनाओं का समर्थन करेगा।”

यह समझने के लिए कि उपकरण में अंततः कैसे हो सकता है, शोधकर्ता बर्कले लैब की अद्वितीय क्षमताओं और विश्व स्तरीय अनुसंधान सुविधाओं को नियोजित करने की योजना बनाते हैं – जो कि फिशर ने इस तरह के अंतःविषय कार्यों को करने के लिए आवश्यक बताया है।

“हम लंबे समय से जानते हैं कि स्पिन की बनावट अपेक्षाकृत पतली फिल्मों में भी लगभग अनिवार्य रूप से तीन आयामी हैं, लेकिन प्रत्यक्ष इमेजिंग प्रयोगात्मक रूप से चुनौतीपूर्ण रही है,” हेलमैन ने कहा। “यहाँ साक्ष्य रोमांचक है, और यह और भी अधिक विदेशी और संभावित रूप से महत्वपूर्ण 3 डी स्पिन संरचनाओं को खोजने और तलाशने के लिए दरवाजे खोलता है।”

संदर्भ: नूह केंट, नील रेनॉल्ड्स, डेविड रेंफ्रे, इयान टीजी कैंपबेल, सेलेन विरसावमी, स्कॉट धुए, राजेश वी। चोपासेकर, ऑरेलियो हायरो-रोड्रिग्ज, एंड्रिया सोरेंटिनो, ईवा पेरेइरो, सावा द्वारा “चुंबकीय बहुपरत प्रणालियों में हॉपफियंस का निर्माण और अवलोकन”। फेरर, फ्रांसेस हेलमैन, पॉल सुटक्लिफ और पीटर फिशर, 10 मार्च 2021, प्रकृति संचार
DOI: 10.1038 / s41467-021-21846-5

फिशर और हेलमैन के सह-लेखकों में डेविड रफरी, इयान टीजी कैंपबेल, सेलवेन विरसावमी, स्कॉट धुए, और बर्कले लैब के राजेश वी। चोपडेकर शामिल हैं; ओविएडो विश्वविद्यालय के ऑरेलियो हायरो-रोड्रिग्ज और एंड्रिया सोरेंटिनो, ईवा पेरेरियो और एएलबीए सिन्क्रोट्रॉन, स्पेन के सल्वाडोर फेरर।

एडवांस्ड लाइट सोर्स एंड मॉलिक्यूलर फाउंड्री, बर्कले लैब में डीओई ऑफिस ऑफ साइंस उपयोगकर्ता सुविधाएं हैं।

इस काम को यूएस डिपार्टमेंट ऑफ़ एनर्जी ऑफ़िस ऑफ़ साइंस द्वारा समर्थित किया गया था।

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