Исследователи впервые в реальном времени сняли, как кристаллическая структура из магнитных скирмионов теряет упорядоченность и перестраивается. Результаты работы опубликованы 4 августа 2025 года в журнале Nature Nanotechnology; о них сообщает SciTechDaily. Наблюдение может помочь в разработке вычислительных систем, которым требуется меньше энергии.
Скирмионы представляют собой устойчивые микроскопические вихри магнитного поля в сверхтонких материалах. Они способны перемещаться и менять параметры, а в некоторых структурах выстраиваются в повторяющийся порядок, напоминающий кристаллическую решётку. Информацию потенциально можно кодировать наличием, положением или движением таких объектов.
Основная часть исследования прошла в Институте физики Университета имени Иоганна Гутенберга в Майнце при участии профессора Норвежского университета науки и технологий. Учёные одновременно наблюдали за всей решёткой и воздействовали на отдельные скирмионы. С помощью магнитного поля они изменяли их размеры и подвижность.
Переход к беспорядку происходил не сразу. Сначала скирмионы переставали занимать строго закреплённые позиции, но сохраняли общее направление ориентации, после чего структура становилась всё менее упорядоченной. Возникавшие в решётке дефекты распространялись примерно в 100 раз быстрее, чем перемещались сами скирмионы.
«Впервые исследователям удалось снять в реальном времени, как магнитная решётка скирмионов плавится, одновременно напрямую манипулируя каждым отдельным скирмионом во время съёмки. Например, их форму и размер можно менять “на лету”», — сказал руководитель Центра квантовой спинтроники Норвежского университета науки и технологий Асль Судбё. По его словам, такие вихри могут стать основой более компактных и энергоэффективных систем хранения и обработки данных.
Скирмионы также рассматриваются в спинтронике — области, где используют не только электрический заряд, но и магнитные свойства электронов. Исследователи связывают эту работу с перспективой создания устройств, способных обрабатывать информацию по принципам, напоминающим работу мозга, а также с возможным применением в плотных системах хранения данных и квантовых технологиях. «Эти результаты дают нам новое представление о поведении подобных частиц. Поэтому они могут оказаться важными для будущего развития более энергоэффективных компьютерных технологий», — отметил Судбё.