Исследователи впервые в реальном времени сняли, как кристаллическая структура из магнитных скирмионов теряет упорядоченность и перестраивается. Работа, выполненная главным образом в Институте физики Университета имени Иоганна Гутенберга в Майнце при участии профессора Норвежского университета науки и технологий, опубликована 4 августа 2025 года в журнале Nature Nanotechnology. Об этом сообщил SciTechDaily.
Скирмионы представляют собой очень маленькие устойчивые вихри магнитного поля. В ультратонких магнитных материалах они способны выстраиваться в регулярные двумерные решётки, напоминающие кристаллы. При этом отдельными структурами можно управлять, изменяя их положение, размер и движение.
Такие свойства делают скирмионы перспективными для хранения и обработки данных. Информацию потенциально можно кодировать их наличием, расположением или перемещением, что позволило бы уменьшить размеры устройств и снизить энергопотребление. «Скирмионы — это небольшие магнитные вихри, которые могут хранить информацию совершенно новым способом», — объяснил руководитель Центра квантовой спинтроники QuSpin при NTNU Асле Судбё.
В ходе эксперимента учёные воздействовали на решётку магнитными полями и одновременно наблюдали за каждым скирмионом. Упорядоченная система не переходила сразу в полностью хаотичное состояние: сначала частицы теряли закреплённые позиции, но сохраняли общее направление ориентации. Исследователи также увидели, как в решётке возникают и распространяются дефекты.
Скорость перемещения таких нарушений достигала примерно стократной скорости движения самих скирмионов. По словам Судбё, «впервые исследователям удалось снять в реальном времени, как магнитная решётка скирмионов плавится, одновременно напрямую управляя каждым отдельным скирмионом во время съёмки». В частности, учёные могли менять форму и размер структур непосредственно в процессе наблюдения.
Скирмионы рассматриваются как возможная основа спинтроники — направления, использующего не только электрический заряд, но и магнитные свойства электронов. «Эти наномасштабные вихри могут помочь создать компьютеры, похожие на биологический мозг», — отметил Судбё. Авторы считают, что результаты углубляют понимание поведения таких систем и в будущем могут способствовать разработке более энергоэффективных технологий хранения данных, нейроморфных вычислителей и компонентов для квантовых устройств.