美國能源部艾姆斯實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家發(fā)現(xiàn)斯格明子——一種準(zhǔn)粒子，其特性可能導(dǎo)致下一代數(shù)據(jù)存儲和傳輸——通過分裂繁殖，其方式與生物細(xì)胞分裂非常相似。

Skyrmions 是納米級磁渦流，一種由超低電流驅(qū)動的準(zhǔn)粒子。作為準(zhǔn)粒子，它們沒有實(shí)際質(zhì)量，但形成的周期性圖案非常類似于晶體或晶格內(nèi)原子的對稱排列。

“為了將斯格明子集成到未來的設(shè)備中，科學(xué)必須準(zhǔn)確了解它們的形成機(jī)制，”在艾姆斯實(shí)驗(yàn)室敏感儀器設(shè)施中采用尖端顯微鏡技術(shù)測量材料局部磁性的科學(xué)家林周說。“在這項(xiàng)研究中，我們直接證明了斯格明子晶體從錐形磁相中生長出來的方式與真正的納米晶體從溶液中生長出來的方式相同。”

然而，與那些真正的晶體結(jié)構(gòu)不同，斯格明子可以通過自分裂(類似于細(xì)胞再生)消除晶格圖案中的缺陷，這是一種以前從未被描述過的自我修復(fù)過程。

為了了解控制團(tuán)隊(duì)觀察到的生長機(jī)制的物理學(xué)，科學(xué)家們將微磁模擬與弦法相結(jié)合，以研究各種自旋狀態(tài)之間的相互作用力和過渡路徑。

“我們發(fā)現(xiàn)在錐形相中的斯格明子之間存在一種競爭性的排斥和吸引力相互作用力，它控制著粒子狀的斯格明子晶格生長。” 艾姆斯實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家 Liqin Ke 說。“而且，我們發(fā)現(xiàn)自分裂機(jī)制比缺陷晶格內(nèi)新斯格明子的成核和生長在能量上更有利。”

周說，這一見解可以更好地控制和操縱斯格明子，這有助于指導(dǎo)高密度和節(jié)能數(shù)據(jù)存儲和傳輸設(shè)備的設(shè)計。

發(fā)表在《納米快報》上的論文“錐形相中 Skyrmion 和 Skyrmion 晶體形成的機(jī)制”進(jìn)一步討論了這項(xiàng)研究。

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