Το Spintronics είναι ένα νέο πεδίο επιστημονικής έρευνας που στοχεύει στην ανάπτυξη συσκευών που
Με τη σειρά τους, οι μαγνητικοί μονωτές είναι μια κατηγορίαυλικά που χρησιμοποιούνται ευρέως σε όλο τον κόσμο, κυρίως λόγω της ικανότητάς τους να πραγματοποιούν ηλεκτρικά φορτία. Ακριβώς όπως τα μέταλλα ασκούν ηλεκτρικά φορτία, οι μαγνητικοί μονωτές μπορούν να μεταφέρουν περιστροφές. Ωστόσο, δεδομένου ότι οι περιστροφές σπάνια συντηρούνται σε υλικά και τείνουν να εξαφανίζονται σε μεγάλες αποστάσεις, μέχρι τώρα η χρήση μαγνητικών μονωτών για την επίτευξη μεταφοράς μεγάλων αποστάσεων φαίνεται δύσκολη.
Οι ερευνητές έχουν δείξει πρόσφατα τη μεταφοράμαγνητικοί "σκαντζόχοιροι μεγάλης απόστασης", τρισδιάστατες τοπολογικές δομές περιστροφής που παρατηρούνται συχνά σε συνηθισμένους μαγνήτες. Τα αποτελέσματα της έρευνας που θα διεξαχθεί θα βρουν εφαρμογή στην ανάπτυξη συσκευών που υποστηρίζουν τις ιδέες της spintronics.
«Η ιδέα μας είναι να χρησιμοποιήσουμετοπολογικές υφές περιστροφής, όχι οι ίδιοι οι περιστροφές, με σκοπό τη μεταφορά μεγάλων αποστάσεων, δήλωσε ο Shu Zhang, ένας από τους ερευνητές. - Μαγνητικός "σκαντζόχοιρος" - ένας από τους τύπους τοπολογικά προστατευμένης υφής περιστροφής, που υπάρχει συνήθως σε τρισδιάστατους μαγνήτες. Η δουλειά μας δείχνει ότι το ρεύμα "σκαντζόχοιρος" είναι μια καλά διατηρημένη ποσότητα και μπορεί να μελετηθεί για να επιτευχθεί μεταφορά μεγάλων αποστάσεων σε μαγνητικούς μονωτές. "
Η έρευνα της Zhang και των συναδέλφων της βασίζεταιένα θεωρητικό αξίωμα γνωστό ως νόμος τοπολογικής διατήρησης, που επέτρεψε στους ερευνητές να χρησιμοποιήσουν την ιδέα της υδροδυναμικής των τοπολογικών υλικών σπιν. Αυτή η ιδέα διερευνήθηκε στο παρελθόν σε μια σειρά μελετών με επικεφαλής τον φυσικό Yaroslav Tserkovnyak.
«Η κύρια θεωρητική προσέγγιση που εμείςεφαρμόζεται στη μελέτη μας - αυτή είναι η κλασική θεωρία πεδίου, - εξήγησε ο Ζανγκ. Περιγράφουμε τη χωροχρονική κατανομή των περιστροφών ως ένα συνεχές διανυσματικό πεδίο, πάνω στο οποίο μπορούν να καθοριστούν και να μελετηθούν τοπολογικές υφές και τα ρεύματά τους. Η μαθηματική περιγραφή των ρευμάτων "σκαντζόχοιρου" υπόκειται στις αρχές της θεωρίας του ηλεκτρομαγνητισμού. "
Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν ένα πειραματικόμια εγκατάσταση στην οποία εισάγεται και ανιχνεύεται ρεύμα "σκαντζόχοιρος" χρησιμοποιώντας μεταλλικές επαφές συνδεδεμένες σε δύο άκρα του μαγνήτη. Σε αυτό το σενάριο, ο μαγνήτης θα μπορούσε να θεωρηθεί ως αγωγός που μεταφέρει το ρεύμα των τοπολογικών υφών περιστροφής με πεπερασμένη αγωγιμότητα. Αυτή η ιδέα ανοίγει τεράστιες δυνατότητες για τη χρήση μαγνητικών μονωτών για μεταφορά μεγάλων αποστάσεων.