Spintronics هو مجال جديد من مجالات البحث العلمي يهدف إلى تطوير الأجهزة التي
في المقابل ، العوازل المغناطيسية هي فئةالمواد المستخدمة على نطاق واسع في جميع أنحاء العالم ، ويرجع ذلك أساسًا إلى قدرتها على إجراء الشحنات الكهربائية. مثلما تقوم المعادن بتوصيل الشحنات الكهربائية ، يمكن للعوازل المغناطيسية إجراء الدورات. ومع ذلك ، نظرًا لأنه نادرًا ما يتم حفظ السبينات في المواد وتميل إلى الاختفاء على مسافات كبيرة ، حتى الآن ، بدا أن استخدام العوازل المغناطيسية لتحقيق انتقال بعيد المدى يمثل تحديًا.
أظهر الباحثون مؤخرًا عملية النقل"القنافذ" المغناطيسية بعيدة المدى ، وهي هياكل طوبولوجية ثلاثية الأبعاد تدور غالبًا في المغناطيس العادي. وستجد نتائج البحث الذي تم إجراؤه تطبيقًا في تطوير الأجهزة التي تدعم أفكار spintronics.
"فكرتنا هي استخدامقال شو زانج ، أحد الباحثين ، إن قوام الدوران الطوبولوجي ، وليس السبينات نفسها ، لغرض النقل بعيد المدى. - "القنفذ المغناطيسي" - أحد أنواع نسيج الدوران المحمي طوبولوجيًا ، والذي يوجد عادةً في مغناطيس ثلاثي الأبعاد. يظهر عملنا أن تيار "القنفذ" هو كمية محفوظة جيدًا ويمكن دراستها لتحقيق انتقال بعيد المدى في العوازل المغناطيسية. "
تستند أبحاث تشانغ وزملائها علىفرضية نظرية تعرف باسم قانون الحفظ الطوبولوجي ، والتي سمحت للباحثين باستخدام فكرة الديناميكا المائية للقوام المغزلي الطوبولوجي. تم استكشاف هذه الفكرة سابقًا في سلسلة من الدراسات بقيادة الفيزيائي ياروسلاف تسيركوفنياك.
"النهج النظري الرئيسي الذي نحنالمطبقة في دراستنا - هذه هي نظرية المجال الكلاسيكي ، - أوضح تشانغ. نحن نصف توزيع الزمكان للسبينات كحقل متجه مستمر ، يمكن من خلاله تحديد ودراسة القوام الطوبولوجي وتياراتها. يخضع الوصف الرياضي لتيارات "القنفذ" لمبادئ نظرية الكهرومغناطيسية.
استخدم الباحثون التجربةتثبيت يتم فيه إدخال تيار "قنفذ" واكتشافه باستخدام ملامسات معدنية متصلة بطرفين من المغناطيس. في هذا السيناريو ، يمكن النظر إلى المغناطيس كموصل يحمل تيار نسيج الدوران الطوبولوجي مع التوصيل المحدود. يفتح هذا المفهوم إمكانات هائلة لاستخدام العوازل المغناطيسية للنقل لمسافات طويلة.