Скирмионы могут предоставить хранилище данных следующего поколения
Скирмионика фокусируется на использовании свойств нанометровых структур в магнитных пленках
Ученые из университетов Бирмингема, Бристоля и Колорадо стали на шаг ближе к разработке следующего поколения устройств хранения и обработки данных, используя новейшую науку под названием скирмионика.
Скирмионика фокусируется на использовании свойств нанометровых структур в магнитных пленках, называемых скирмионами. Они вращаются на поверхности магнита, подобно крошечным вихрям, и ученые считают, что их можно использовать для хранения гораздо более плотного количества данных, чем это возможно в настоящее время, с использованием существующих методов хранения магнитных данных, на которые в настоящее время полагаются современные компьютеры.
Форма этих скирмионных структур означает, что данные, закодированные в них, также могут передаваться с использованием гораздо меньшей мощности, чем в настоящее время достижимо. Но организовать эти новые структуры таким образом, чтобы они могли хранить и передавать данные, оказалось сложной задачей.
В новом исследовании, опубликованном в журнале Nature Physics, группа британских теоретиков и американских экспериментаторов продемонстрировала способ объединения нескольких скирмионов вместе в структурах, которые они называют «скирмионными мешками», что обеспечивает гораздо большую упаковку информации в скирмионные системы.
«Задача улучшения нашего хранилища данных становится все более актуальной, — объясняет Марк Деннис, профессор теоретической физики в Университете Бирмингема и ведущий автор исследования. «Нам понадобятся новые технологические подходы, чтобы увеличить объем данных, которые мы хотим хранить на наших компьютерах, телефонах и других устройствах, и пакеты скирмионов могут быть путем к этому. Вместо того, чтобы использовать последовательности одиночных скирмионов для кодирования двоичных битов, каждый «скирмион-мешок» может вместить любое количество скирмионов, что значительно увеличивает потенциал хранения данных».
Ученые смоделировали свою технику в магнитных устройствах, используя компьютерное моделирование, и успешно проверили ее в экспериментах с жидкими кристаллами.
«Особенно интересно увидеть, как эта технология работает на жидких кристаллах, поскольку она открывает новые возможности для достижений в таких областях, как экраны дисплея, датчики или даже солнечные элементы», — говорят ученые.
Скирмионы были первоначально предложены в качестве теоретической модели фундаментальных частиц профессором Тони Скирмом из Университета Бирмингема в 1960-х годах. Это исследование демонстрирует, как чисто теоретические идеи в физике могут привести к инновационным технологиям.