Ученые создали оптические скирмионы
Исследователям из Технологического института Израиля удалось создать мельчайшие «нано-ежики света», называемые оптическими скирмионами, которые могли бы сделать революционные достижения в области обработки, передачи и хранения информации.
Термин «скирмион» происходит от имени доктора Тони Скирма, английского физика, который в 1962 году обнаружил, что высокоэнергетические устройства физических систем с полями, имеющими «конфигурацию, подобную ежу», обладают повышенной стабильностью.
На протяжении многих лет концепция применялась к нескольким материальным системам, особенно в магнитах. Такие механизмы считаются весьма перспективной альтернативой представлению данных, что может значительно увеличить память компьютерной памяти.
Управление информацией на основе скирмионов требует только слабых электрических токов. И скирмионы очень малы — с диаметром в 10 000 раз меньше диаметра волоса. Такие особенности объясняются тем, что, как ожидается, скирмионы резко оптимизируют, ускоряют и уменьшают затраты на обработку, передачу и хранение информации.
Исследователи Technion первыми распространили идею доктора Скирма на мир оптики: им удалось создать скирмионы, используя электрическое поле электромагнитных волн. В отличие от «регулярных» световых волн, электрические поля которых обычно указывают в определенном направлении (физический принцип, лежащий в основе, например, поляризованных солнцезащитных очков), исследователи Technion продемонстрировали, что электрическое поле может приобретать «скирмионную форму» и одновременно сталкиваться во всех направлениях, так что его пространственная конфигурация выглядит как иголки ежа. Кроме того, они показали, что эти «ежи» устойчивы к различным дефектам материала, содержащего электромагнитные волны.
Успешное генерирование скирмионов в электромагнитных волнах может иметь решающее значение в практических применениях. На сегодняшний день материалы, в которых образуются скирмионы, очень редки и обычно требуют охлаждения до очень низких температур, обычно достигаемых с помощью жидкого азота или гелия.
Новое открытие ученых может позволить будущую репликацию этого уникального эффекта в широком спектре систем и материалов, включая жидкости, наночастицы и даже холодные атомные газы. Это могло бы также заложить основу для новых приложений в оптической (а не магнитной) обработке, передаче и хранении информации.
Больше информации: S. Tsesses et al. Optical skyrmion lattice in evanescent electromagnetic fields, Science (2018). DOI: 10.1126/science.aau0227