Исследователи из Аргоннской национальной лаборатории (англ. Argonne National Laboratory) и Национальной лаборатории сильного магнитного поля (MagLab) обнаружили удивительные свойства магнитного материала из железа, германия и теллура. Двумерный ферромагнетик имеет форму тонкого листа толщиной до 10 атомов.
Ученые обнаружили, что в сверхтонком материале могут сосуществовать два вида магнитных полей. Физики называют их меронами и скирмионами (англ. merons, skyrmions). Они похожи на миниатюрные завихряющиеся штормы, которые усеивают плоский ландшафт ферромагнетика, но различаются по размеру и поведению.
«И скирмионы, и мероны очень стабильны, потому что, подобно прочно завязанным узлам, их трудно распутать, — объясняет Луис Баликас, который одновременно работает в MagLab и Университете штата Флорида. — Эта стабильность наряду с магнитными свойствами делает их привлекательными в качестве носителей информации».
Авторы нового исследования впервые наблюдали обе магнитные текстуры в тонкой пленке одновременно при низкой температуре, от −173,333 °C до −103,8 °C. Кроме того, мероны сохранялись до комнатной температуры, что важно для их использования в практических устройствах. В прошлом, их наблюдали только при гораздо более низких температурах в различных материалах.
Команда ученых выполнила дополнительную магнитную и другую визуализацию в Аргоннском центре наноразмерных материалов. «Необходимо гораздо больше фундаментальных исследований, чтобы полностью понять поведение скирмионов и меронов в различных условиях и то, как их использовать для кодирования информации. Существует множество, казалось бы, фантастических схем. Мы не можем предсказать будущее, но вполне вероятно, что одну или несколько из них реализуют в будущем», — объясняют ученые.
Исследование опубликовано в Advanced Materials.
