Magnetiska "igelkottar" bär information över långa sträckor

Spintronics är ett nytt område av vetenskaplig forskning som syftar till att utveckla enheter som

överföra, bearbeta och lagra information,med hjälp av elektronernas egen rörelsemängd, känd som spin. Ett centralt mål för forskning inom spintronik är att identifiera strategier för att använda magnetiska isolatorer för att överföra signaler över långa avstånd.

I sin tur är magnetiska isolatorer en klassmaterial som används allmänt över hela världen, främst på grund av deras förmåga att leda elektriska laddningar. Precis som metaller leder elektriska laddningar kan magnetiska isolatorer leda snurr. Eftersom snurrar sällan är konserverade i material och tenderar att försvinna på stora avstånd, tycktes det dock vara en utmaning att använda magnetiska isolatorer för att uppnå långväga transporter.

Forskare har nyligen demonstrerat överföringenlångdistans magnetiska "igelkottar", tredimensionella topologiska snurrstrukturer som ofta observeras i vanliga magneter. Resultaten av den utförda forskningen kommer att hitta tillämpning i utvecklingen av enheter som stöder idéerna från spintronics.

”Vår idé är att användatopologiska snurrtexturer, inte själva snurrarna, i syfte att transportera långväga, säger Shu Zhang, en av forskarna. - Magnetisk "igelkott" - en av de typer av topologiskt skyddad snurrtextur, som vanligtvis finns i tredimensionella magneter. Vårt arbete visar att "igelkottströmmen" är en välbevarad kvantitet och kan studeras för att uppnå långväga transport i magnetiska isolatorer. "

Zhang och hennes kollegers forskning bygger påett teoretiskt postulat som kallas topologisk bevarande lag, som gjorde det möjligt för forskare att använda idén om hydrodynamik av topologiska spinntexturer. Denna idé undersöktes tidigare i en serie studier som leds av fysiker Jaroslav Tserkovnyak.

”Det viktigaste teoretiska tillvägagångssättet som vitillämpas i vår studie - detta är den klassiska fältteorin, - förklarade Zhang. Vi beskriver rymd-tid fördelningen av snurr som ett kontinuerligt vektorfält, över vilket topologiska strukturer och deras strömmar kan bestämmas och studeras. Den matematiska beskrivningen av "igelkott" -strömmar är föremål för principerna för teorin om elektromagnetism. "

Forskarna använde ett experimenten installation i vilken en "igelkott" -ström införs och detekteras med hjälp av metallkontakter fästa i magnets två ändar. I detta scenario kan magneten ses som en ledare som bär strömmen av topologiska snurrtexturer med ändlig ledningsförmåga. Detta koncept öppnar en enorm potential för användning av magnetiska isolatorer för långtransport.