Магнитные структуры, такие как монополи или скирмионы (стабильные вихри), рассматриваются учеными как многообещающие опции для быстродействующего и экономичного хранения данных. Однако, чтобы реализовать эти идеи необходимо сначала решить непростые проблемы получения этих структур и манипулирования ими.

Помочь в этом обещают доктор Сержио Валенсиа (Sergio Valencia) и его коллеги из Берлинского Центра Гельмгольца (HZB) и Института материаловедения в Барселоне (Испания), сообщившие об открытии интересного наноструктурированного материала.

Изготовленные ими экспериментальные образцы состоят из периодических массивов точек сверхпроводника YbaCuO, имеющих разную форму и диаметр приблизительно 20 мкм. Сверху массивы покрыты очень тонкой пленкой ферромагнитного сплава железа с никелем, так называемого пермаллоя.

Эксперименты, о которых повествует статья в Advanced Science, проводились при низкой температуре (50 K), что было необходимо для поддержания сверхпроводимости в YbaCuO. Перпендикулярно поверхности образцов ученые кратковременно воздействовали внешним магнитным полем. Оно было недостаточно интенсивным, чтобы переориентировать домены пермаллоя, однако генерировало так называемые супертоки в сверхпроводящих точках. Эти супертоки сохранялись даже после исчезновения внешнего поля и создавали собственную сложную структуру магнитных полей.

Именно эта магнитная структура вызывала переориентацию доменов пленки пермаллоя. В частности, оказалось возможным скомпоновать все домены так, чтобы они расходились от некоего общего центра, как если бы в нем находился магнитный монополь.

Подобные структуры удалось экспериментально зарегистрировать методом рентгеновской эмиссионной микроскопии фотоэлектронов (X-ray photoelectron emissions microscopy, X-PEEM) на синхротронной установке BESSY II. Компьютерные симуляции подтвердили, что варьируя расположение и форму сверхпроводящих точек можно получать и контролировать разнообразные экзотические магнитные структуры, аналогичные монополям и скирмионам.

Авторы с оптимизмом говорят о дальнейших планах миниатюризации таких структур для их использования в магнитной памяти. Кроме того, некоторые сформулированные ими идеи позволяют рассчитывать на стабилизацию этих монополей при комнатных температурах.