รูปแบบโดเมนที่วัดได้ของเฟส “คริสตัลสปินที่ไม่สมส่วน” นักวิทยาศาสตร์ที่ค้นหา skyrmion แม่เหล็ก – quasiparticles ที่มีโครงสร้างคล้ายกระแสน้ำวน – กลับสะดุดกับบางสิ่งที่ผิดปกติมากกว่านั้น นักวิจัยจาก University of Warwick สหราชอาณาจักรกล่าวว่าวัตถุที่เรียกว่า “ผลึกหมุนที่ไม่สมส่วน” คล้ายกับ skyrmion ที่ซ่อนอยู่ในฟิล์มบางเฉียบที่มีชั้นเฟอร์โรอิเล็กทริกและเฟอร์โรแมกเนติกและสามารถนำมาใช้เป็นบิตเก็บข้อมูล
สำหรับหน่วยความจำคอมพิวเตอร์รุ่นต่อไป
Skyrmions มีอยู่ในหลายโครงสร้าง โดยเฉพาะอย่างยิ่งฟิล์มบางแบบแม่เหล็กและหลายชั้น และทนทานต่อการก่อกวนภายนอก ที่ความกว้างเพียงสิบนาโนเมตร พวกมันมีขนาดเล็กกว่าโดเมนแม่เหล็กที่ใช้เข้ารหัสข้อมูลในดิสก์ไดรฟ์ในปัจจุบันมาก นั่นทำให้พวกเขาเป็นหน่วยการสร้างที่สมบูรณ์แบบสำหรับเทคโนโลยีการจัดเก็บข้อมูลในอนาคต เช่น ความทรงจำ “สนามแข่ง”
นักวิจัยระบุ skyrmions ในวัสดุโดยการระบุลักษณะที่ผิดปกติ (เช่น สภาพต้านทานผิดปกติ) ในเอฟเฟกต์ Hall ซึ่งเกิดขึ้นเมื่ออิเล็กตรอนไหลผ่านตัวนำในที่ที่มีสนามแม่เหล็ก สนามแม่เหล็กที่ใช้จะส่งแรงไปด้านข้างกับอิเล็กตรอน ซึ่งนำไปสู่ความต่างศักย์ไฟฟ้าที่เป็นสัดส่วนกับความแรงของสนาม หากตัวนำมีสนามแม่เหล็กภายในหรือพื้นผิวสปินแม่เหล็ก สิ่งนี้จะส่งผลต่ออิเล็กตรอนด้วย
เฟอร์โรอิเล็กทริก-เฟอร์โรแมกเนติกไบเลเยอร์การศึกษาเมื่อเร็ว ๆ นี้เกี่ยวกับวัสดุที่เป็นเฟอร์โรแมกเนติกที่เรียกว่าสตรอนเทียม รูเทเนต (SrRuO 3 ) ทำให้เกิดหลักฐานที่ขัดแย้งกันว่าเหตุใดจึงมีลักษณะผิดปกติเหล่านี้ เพื่อตรวจสอบเพิ่มเติม ทีมที่นำโดยMarin Alexeได้สร้าง bilayer ซึ่งประกอบด้วยฟิล์มบางของ SrRuO 3และฟิล์มบางของ lead titanate (PbTiO 3 ) ซึ่งเป็นเฟอร์โรอิเล็กทริก ทั้งสองชั้นจะแบนอะตอมที่ความหนาเพียง 3 นาโนเมตรและ 10 นาโนเมตรตามลำดับ
ในระบบ bilayer เหล่านี้ วัสดุที่เป็นเฟอร์โรอิเล็กทริก
(ซึ่งมีโมเมนต์ไดโพลไฟฟ้าถาวรในลักษณะเดียวกับที่เฟอโรแมกเนต์มีโมเมนต์ไดโพลแม่เหล็กถาวร) ทำให้เกิดสนามไฟฟ้าที่บิดเบือนโครงสร้างอะตอมของเฟอร์โรแม่เหล็ก นักวิจัยอธิบายว่าการบิดเบือนนี้ทำให้สมมาตรของเฟอร์โรแม่เหล็กแตก
ด้วยการวัดความสมมาตรที่แตกหักด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน Alexe และเพื่อนร่วมงานยืนยันว่าปฏิสัมพันธ์ของอิเล็กตรอนที่รู้จักกันเพื่อทำให้ skyrmions เสถียร (ปฏิสัมพันธ์ Dzyaloshinskii – Moriya) กำลังทำงานอยู่ พวกเขายังวัดความต้านทานไฟฟ้าของ bilayer SrRuO 3 –PbTiO 3 ของพวกเขา และระบุคุณสมบัติที่คล้ายคลึงกับตัวแปร Hall-effect ที่เรียกว่าเอฟเฟกต์ Hall เชิงทอพอโลยี เอฟเฟกต์ฮอลล์ประเภทนี้เกิดขึ้นเมื่อแรงดันไฟฟ้าถูกนำไปใช้กับแผ่นตัวนำบาง ๆ (เช่นเดียวกับที่ศึกษาในงานนี้) พร้อมกันกับสนามแม่เหล็กที่ตั้งฉากกับพื้นผิวของมัน และเป็นคุณสมบัติที่คาดหวังของระบบ skyrmion .
ไม่ใช่ skyrmion เลยเมื่อถึงจุดนั้น ผลลัพธ์ก็เปลี่ยนไปอย่างน่าประหลาดใจ เมื่อนักวิจัยใช้กล้องจุลทรรศน์แรงแม่เหล็กเพื่อศึกษาโทโพโลยีของโครงสร้างไมโครแม่เหล็กของวัสดุ พวกเขาสังเกตเห็นโครงตาข่ายตามรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้า ไม่ใช่รูปหกเหลี่ยมตามที่คาดไว้ โครงตาข่ายสี่เหลี่ยมนี้มีโดเมนแม่เหล็กซึ่งควรพบ skyrmion เป็นอนุภาคแยกเดี่ยว แต่โดเมนที่พวกเขาสังเกตเห็นดูเหมือนลูกปัดบนเชือกหรือสร้อยคอมากกว่า เม็ดบีดไม่ได้ก่อตัวเป็นวงกลมที่สมบูรณ์เช่นกัน โดยนัยเพิ่มเติมว่าโดเมนที่มีอยู่จริงไม่ได้รับการปกป้องเชิงทอพอโลยีหรือถูกแยกออก
การตรวจสอบภาพอย่างระมัดระวังเผยให้เห็นว่า
โครงสร้างไม่ใช่ skyrmion เลย ผู้เขียนนำการศึกษาSam Seddonอธิบาย “skyrmion ทำให้เกิด Hall effect ที่ซับซ้อนและเมื่อสังเกตเห็นผลกระทบที่คล้ายคลึงกันก็มักจะถือว่าเป็นลายเซ็นของ skyrmion” เขากล่าว “เราพบโครงสร้างโดเมนที่เป็นระเบียบมาก เช่นเดียวกับโครงข่าย skyrmion อย่างไรก็ตาม พวกมันเป็นเพียงไครัลและไม่ได้รับการปกป้องเชิงทอพอโลยี สิ่งนี้แสดงให้เห็นด้วยหลักฐานการถ่ายภาพในอวกาศจริงคือคุณไม่จำเป็นต้องมีโดเมนทอพอโลยีเพื่อทำให้เกิดเอฟเฟกต์ฮอลล์ในลักษณะนี้”
เฟส Skyrmion: สองอันในราคาสองอินเทอร์เฟซประเภทนี้ระหว่างวัสดุที่เป็นเฟอร์โรอิเล็กทริกและเฟอร์โรแม่เหล็กอาจเป็นประโยชน์สำหรับหน่วยความจำคอมพิวเตอร์ประเภทใหม่ Alexe กล่าวเสริม “เนื่องจากโพลาไรเซชันของเฟอร์โรอิเล็กทริกสามารถเปลี่ยนได้อย่างถาวร สิ่งนี้จะปรับเปลี่ยนเอฟเฟกต์ควอนตัมในเฟอร์โรแมกเนท และอาจให้ทิศทางแก่เราสำหรับวัสดุสำหรับคอมพิวเตอร์ควอนตัมรุ่นต่อไป” เขากล่าว “สิ่งเหล่านี้ต้องการวัสดุที่เสถียรซึ่งทำงานที่อุณหภูมิสูงมาก ใช้พลังงานต่ำ และสามารถเก็บข้อมูลได้เป็นเวลานาน ดังนั้นส่วนผสมทั้งหมดจึงอยู่ที่นี่”
ทีมที่นำโดยนักวิทยาศาสตร์จาก SLAC National Accelerator Laboratoryในสหรัฐอเมริกาได้ใช้อิเล็กตรอนเร็วเพื่อระบุสาเหตุของพฤติกรรมที่ไม่ดีนี้ การทดลองของพวกเขา ซึ่งเป็นการสังเกตโดยตรงครั้งแรกของชนิดดังกล่าว ได้สำรวจโครงสร้างอะตอมของจุดควอนตัมที่ไม่มีประสิทธิภาพในแบบเรียลไทม์ขณะที่มันทำงาน (ไม่ทำงาน) ซึ่งแสดงให้เห็นโดยสรุปว่าความไร้ประสิทธิภาพของพวกมันเกิดจากการบิดเบือนพลังงานในตาข่ายคริสตัลของจุด
จุดควอนตัมดูดซับแสงที่ความถี่หนึ่งและเปล่งแสงที่ความถี่อื่น สิ่งที่อยู่ในหน้าจอทีวีมีประสิทธิภาพมากในเรื่องนี้ โดยปล่อยแสงเกือบเท่าที่ดูดซับได้ อย่างไรก็ตาม ประสิทธิภาพลดลงอย่างมากในอุปกรณ์อย่างเช่น เครื่องตรวจจับแสงอัลตราไวโอเลตที่ใช้แสงที่กระฉับกระเฉงและสว่างมาก ที่แย่กว่านั้น เมื่อนักวิทยาศาสตร์พยายามทำให้จุดควอนตัมสว่างขึ้น จุดนั้นจะทำปฏิกิริยาโดยการทำให้มืดลงแทน
Aaron Lindenbergนักวิจัยด้านวัสดุศาสตร์แห่งมหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ดและผู้เขียนร่วมในการศึกษานี้ อธิบายว่าเมื่อจุดควอนตัมดูดซับโฟตอน พลังงานโฟตอนทั้งหมดจะไม่ถูกส่งผ่านแสงที่ปล่อยออกมาอีกครั้ง บางส่วนสูญเสียไปกับกระบวนการที่ทำให้จุดควอนตัมมืดแต่เปลี่ยนคุณสมบัติของมัน จากข้อมูลของ Lindenberg การระบุทุกรายละเอียดว่าสิ่งนี้เกิดขึ้นได้อย่างไรเป็นขั้นตอนแรกในการทำให้จุดควอนตัมส่องสว่างในทุกอุปกรณ์ “เป็นเวลานานที่มีความปรารถนาที่จะเข้าใจกระบวนการด้วยกล้องจุลทรรศน์ที่กำหนดประสิทธิภาพสูงสุดของวัสดุเหล่านี้” เขากล่าว
Credit : craniopharyngiomas.net cubmasterchris.info digitalbitterness.com dward3.com
