Дослідники реконструювали тривимірну структуру магнітних вихорів за допомогою нейтронної томографії.

Міжнародна група дослідників використовувала нейтронну візуалізацію та комп’ютерні алгоритми, щоб уперше виявити тривимірні форми та динаміку скирміонів. Ці вихрові атомні магнітні структури в об’ємних матеріалах розглядають як основні елементи електроніки нового типу — спинтроніки.

Скірміони виникають природним чином у деяких атомних ґратах під впливом магнітних та електричних властивостей навколишніх атомів. Скірміони мають розмір від 20 до 200 нм. У двох вимірах скирміони набувають форми дисків, в яких магнітні поля атомів спрямовані в різні сторони залежно від їхнього положення.

Але в об’ємних матеріалах скирміони складаються вертикально, утворюючи тривимірні трубки, верхівки яких можуть доходити до верхньої та нижньої поверхонь матеріалу. Для дослідження вчені виготовили об’ємні зразки — куби зі стороною близько 3 мм, що містять тривимірні стоси або трубки скирміонів у ґратах з кобальту, цинку та марганцю. 

Аналіз проводили за допомогою нейтронної томографії — процесу, при якому пучок нейтронів прямує на зразок. Коли нейтрони зіштовхуються з різними утвореннями всередині решітки — у разі зі скирмионными трубками — вони розсіюються у різних напрямах залежно від форми трубок у цій точці.

Кожен зразок поміщався в магнітне поле і поступово повертався на дуже малі кути, створюючи серію зрізів, які об’єднувалися за допомогою алгоритму реконструкції форми для створення єдиного тривимірного зображення. Результат показав, як форма і поширення скирміонних трубок пов’язані з різними видами дефектів решітки навколишнього середовища.

Тривимірні скирміони можна використовувати для обробки та зберігання інформації у щільно упакованій формі, яка використовує на кілька порядків менше енергії, ніж сучасні пристрої. Аналіз властивостей трубок, що утворюються всередині матеріалів, дозволить розробити технології запису та обробки даних, упевнені дослідники.

Источник: hightech.fm