Специалисты из Института физико-химических исследований (RIKEN) и Национального института материаловедения (NIMS) (оба — Япония) создали скирмионный кристалл, в котором спин электрона выстроен в вихревой форме.

Эффект был достигнут в гелимагнитном микроустройстве. В результате удалось добиться переключения положений кристалла при чрезвычайно малом энергопотреблении. На базе такого рода материалов, полагают учёные, возможно создание высокоскоростной памяти со сверхмалым энергопотреблением.

Рис. 1. а) Гелимагнитные структуры при нулевом магнитном поле; b) скирмионный кристалл, формируемый магнитным полем в 150 мТл; с) он же; d) распределение магнетизации в одиночном скирмионе (иллюстрация NIMS).

Магнитная память, основанная на изменении направления спина электрона, действительно может быть исключительно быстрой, однако сейчас, чтобы сдвинуть доменные стенки в такой памяти (основа операции записи), нужно прикладывать токи по крайне мере в 10⁷ А/см².

Хотя температура работы новой скирмионной памяти пока составляет от –23 до –3 ˚C, магнитное поле, которое на этот раз понадобилось исследователям для сдвигания доменной стенки в железо-германиевом кристалле, составило всего 150 мТл. А для управления такой памятью хватило тока в 5 А/см², что снижает требования к её энергообеспечению в 100 тыс. раз по сравнению с памятью на стандартных ферромагнетиках.

Кроме того, в отличие от ранее применявшихся другими группами магний-кремниевых кристаллов, железо-германиевые образцы сохраняли работоспособность при относительно высоких температурах.

Но не всё так просто. Для того чтобы гелимагнитные скирмионные кристаллы могли эффективно работать при комнатных температурах, их, как говорят учёные, требуется доработать.

И всё же гелимагнитные структуры представляются им намного более подходящими для создания сверхбыстрой компьютерной памяти, чем другие типы магнитных материалов.

Соответствующее исследование опубликовано в журнале Nature Communications.