Magnetiske "pinnsvin" bærer informasjon over lange avstander

Spintronics er et nytt felt av vitenskapelig forskning rettet mot å utvikle enheter som

overføre, behandle og lagre informasjon,ved hjelp av elektronenes eget vinkelmomentum, kjent som spinn. Et sentralt mål med forskning på spintronikk er å identifisere strategier for bruk av magnetiske isolatorer for å overføre signaler over lange avstander.

I sin tur er magnetiske isolatorer en klassematerialer som er mye brukt over hele verden, hovedsakelig på grunn av deres evne til å lede elektriske ladninger. Akkurat som metaller leder elektriske ladninger, kan magnetiske isolatorer gjennomføre spinn. Men siden spinn sjelden er konservert i materialer og har en tendens til å forsvinne på store avstander, har det til nå virket vanskelig å bruke magnetiske isolatorer for å oppnå langtransport.

Forskere har nylig demonstrert overføringenlangdistanse magnetiske "pinnsvin", tredimensjonale topologiske spinnstrukturer som ofte observeres i vanlige magneter. Resultatene av utført forskning vil finne anvendelse i utviklingen av enheter som støtter ideene til spintronics.

“Vår idé er å bruketopologiske spinnteksturer, ikke spinnene i seg selv, med sikte på langdistansetransport, sa Shu Zhang, en av forskerne. - Magnetisk "pinnsvin" - en type topologisk beskyttet spinntekstur, som vanligvis finnes i tredimensjonale magneter. Arbeidet vårt viser at "pinnsvin" -strømmen er en bevart mengde og kan studeres for å oppnå langtransport i magnetiske isolatorer. "

Zhang og hennes kollegers forskning er basert pået teoretisk postulat kjent som topologisk bevaringslov, som tillot forskere å bruke ideen om hydrodynamikk av topologiske spinnteksturer. Denne ideen ble tidligere utforsket i en serie studier ledet av fysikeren Jaroslav Tserkovnyak.

“Den viktigste teoretiske tilnærmingen som vianvendt i studien vår - dette er den klassiske feltteorien, - forklarte Zhang. Vi beskriver rom-tidsfordelingen av spinn som et kontinuerlig vektorfelt, hvor topologiske teksturer og deres strømmer kan bestemmes og studeres. Den matematiske beskrivelsen av "pinnsvin" -strømmer er underlagt prinsippene i teorien om elektromagnetisme. "

Forskerne brukte et eksperimenten installasjon der en "pinnsvin" -strøm introduseres og oppdages ved hjelp av metallkontakter festet til magnetens to ender. I dette scenariet kan magneten sees på som en leder som bærer strømmen av topologiske spinnteksturer med endelig ledningsevne. Dette konseptet åpner for et enormt potensiale for bruk av magnetiske isolatorer for langtransport.