Spintronica is een nieuw gebied van wetenschappelijk onderzoek gericht op het ontwikkelen van apparaten die
Magnetische isolatoren zijn op hun beurt een klassematerialen die over de hele wereld op grote schaal worden gebruikt, voornamelijk vanwege hun vermogen om elektrische ladingen te geleiden. Net zoals metalen elektrische ladingen geleiden, kunnen magnetische isolatoren spins geleiden. Aangezien spins echter zelden in materialen worden bewaard en de neiging hebben om over grote afstanden te verdwijnen, leek het tot nu toe moeilijk om magnetische isolatoren te gebruiken om transport over lange afstanden te bereiken.
Onderzoekers hebben onlangs de overdracht aangetoondlange afstand magnetische "egels", driedimensionale topologische spinstructuren die vaak worden waargenomen in gewone magneten. De resultaten van het uitgevoerde onderzoek zullen worden toegepast bij de ontwikkeling van apparaten die de ideeën van spintronica ondersteunen.
“Ons idee is om te gebruikentopologische spin-texturen, niet de spins zelf, met het oog op transport over lange afstanden, zei Shu Zhang, een van de onderzoekers. - Magnetische "egel" - een van de soorten topologisch beschermde spintextuur, die meestal voorkomt in driedimensionale magneten. Ons werk toont aan dat de "egel" -stroom een goed geconserveerde hoeveelheid is en bestudeerd kan worden om transport over lange afstanden in magnetische isolatoren te bereiken. "
Het onderzoek van Zhang en haar collega's is gebaseerd opeen theoretisch postulaat dat bekend staat als de topologische behoudswet, waardoor onderzoekers het idee van hydrodynamica van topologische spintexturen konden gebruiken. Dit idee werd eerder onderzocht in een reeks onderzoeken onder leiding van natuurkundige Yaroslav Tserkovnyak.
“De belangrijkste theoretische benadering die wetoegepast in onze studie - dit is de klassieke veldtheorie, - verklaarde Zhang. We beschrijven de ruimte-tijdverdeling van spins als een continu vectorveld, waarover topologische texturen en hun stromingen kunnen worden bepaald en bestudeerd. De wiskundige beschrijving van "egel" -stromen is onderworpen aan de principes van de theorie van elektromagnetisme. "
De onderzoekers gebruikten een experimenteeleen installatie waarin een "egel" -stroom wordt geïntroduceerd en gedetecteerd met behulp van metalen contacten die aan twee uiteinden van de magneet zijn bevestigd. In dit scenario kan de magneet worden gezien als een geleider die de stroom van topologische spintexturen met eindige geleidbaarheid voert. Dit concept biedt een enorm potentieel voor het gebruik van magnetische isolatoren voor transport over lange afstanden.