研究人員發(fā)現(xiàn)斯格明子可以像生物細(xì)胞一樣分裂
美國(guó)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(chǔ)和傳輸——通過(guò)分裂繁殖，其方式與生物細(xì)胞分裂非常相似。
Skyrmions 是納米級(jí)磁渦流，一種由超低電流驅(qū)動(dòng)的準(zhǔn)粒子。作為準(zhǔn)粒子，它們沒(méi)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(duì)稱排列。
“為了將斯格明子集成到未來(lái)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(cè)量材料局部磁性的科學(xué)家林周說(shuō)。“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(zhǎng)出來(lái)的方式與真正的納米晶體從溶液中生長(zhǎng)出來(lái)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(guò)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(guò)的自我修復(fù)過(guò)程。
為了了解控制團(tuán)隊(duì)觀察到的生長(zhǎng)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(guò)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(jìng)爭(zhēng)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(zhǎng)。” 艾姆斯實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家 Liqin Ke 說(shuō)。“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(zhǎng)在能量上更有利。”
周說(shuō)，這一見(jiàn)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(chǔ)和傳輸設(shè)備的設(shè)計(jì)。
發(fā)表在《納米快報(bào)》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。
標(biāo)簽： 生物細(xì)胞