一种可以快速在磁体中创建自旋模式并且有利于数据存储的新方法

物理学家发现了一种在磁体中创建自旋模式的新方法。这个“捷径”开启了拓扑学研究的新篇章。有趣的是，该发现还提供了另一种方法来实现更有效的磁数据存储。这项研究将于10月5日发表在《自然材料》杂志上。

物理学家先前证明，激光可以产生磁自旋的模式。现在，他们发现了一种新途径，可以在不到300皮秒的时间内更快地完成此工作（皮秒是百万分之一秒的百万分之一）。这比以前认为的要快得多。

有用的数据存储：skyrmions

磁体由许多小磁体组成，其称为自旋。通常，所有自旋都指向同一方向，这就确定了磁体的南北极。但是，自旋的方向有时会形成漩涡状的结构，称为“ Skyrmions”。

内梅亨大学(Radboud University)的物理学家约翰·明克(Johan Mentink)解释说:“磁铁中的这些skyrmions可以用作一种新型的数据存储。”多年来，Radboud的科学家们一直在寻找用激光控制磁性的最佳方法，并最终将其用于更有效的数据存储。在这种技术中，非常短的光脉冲被发射到磁性材料上。这将反转材料中的磁旋，即将其从0更改为1。

明克说：“一旦磁性自旋形成漩涡状的skyrmion，这种结构就很难消除。”

“此外，这些skyrmions的大小只有几纳米（十亿分之一米），因此你可以在很小的一块材料上存储大量数据。”

快捷方式

磁体中这两个状态之间的变化（所有自旋都指向一个方向）类似于高山上的一条路。研究人员发现，通过用激光脉冲快速加热材料，你可以走一条“捷径”穿过这座山。因此，在很短的时间内，相变的阈值会降低。

这种新方法的一个显著特点是，材料是首次进入了非常混乱的状态，在这种状态下，拓扑结构（可以被视为skyrmions的材料的数量）剧烈波动。研究人员通过将欧洲自由电子激光器产生的X射线与极其先进的电子显微镜和自旋动力学模拟器相结合，发现了这种方法。Mentink强调：“因此，这项研究涉及巨大的团队努力。”

新的可能性

这一基本发现开启了拓扑学研究的新篇章。Mentink预计，现在将有更多的科学家开始在其他材料中寻找类似的“抄近路”方式。

此发现还启用了新方法来创建更快、更有效的数据存储。对此技术的需求将日益增长，例如，由于数据中心需要在虚拟空间存储大量的数据而非常消耗能源。磁skyrmions可以解决这一问题。因为它们很小，并且可以快速创建，所以很多信息可以在很小的区域内有效地存储。