Skirmions können mehrstufige magnetische Aufzeichnungen ermöglichen

Die winzigsten magnetischen Wirbelstrukturen, die Skyrmione genannt werden (benannt nach dem britischen theoretischen Physiker Tony Skyrme, der diese Struktur in den 60er Jahren des 20. Jahrhunderts vorhersagte), versprechen, die Grundlage für den magnetischen Speicher der Zukunft zu werden. Es handelt sich um topologisch stabile magnetische Objekte, die in magnetischen Filmen angeregt und deren Zustand gelesen werden kann. Dabei erfolgt das Schreiben und Lesen mittels Spinsströmen – durch den Transfer des Drehmoments der Spins der Elektronen. Das bedeutet, dass Schreiben und Lesen mit extrem kleinen Strömen durchgeführt werden können. Zudem ist zur Unterstützung des magnetischen Wirbels keine ständige Stromzufuhr erforderlich, was zu einer wirtschaftlichen, energieunabhängigen Speicherung führt.

In den letzten Jahren haben Wissenschaftler in Russland und im Ausland das Verhalten von Skyrmionen genau untersucht und sind zuversichtlich, dass diese Strukturen helfen werden, die Dichte der magnetischen Speicherung erheblich zu erhöhen. Darüber hinaus haben britische und amerikanische Wissenschaftler eine Methode gefunden, wie die Schreibdichte mithilfe von Skyrmionen signifikant erhöht werden kann, ohne besondere Schwierigkeiten in Form einer Verkleinerung des Durchmessers der Wirbelstrukturen, was zu einer schnelleren Umsetzung wissenschaftlicher Ideen in kommerzielle Produkte führen könnte.

Anstelle der traditionellen binären Speicherung, bei der 1 und 0 einem Skyrmion oder dessen Abwesenheit entspricht, haben Wissenschaftler der University of Birmingham, der University of Bristol und der University of Colorado Boulder eine kombinierte Wirbelstruktur vorgestellt, die sie als „Skyrmion-Tasche“ (skyrmion bag) bezeichnet haben. Zweifellos ist eine „Tasche“ mit Skyrmionen besser als ein einzelnes Skyrmion. Die Anzahl der Skyrmionen in der Tasche kann beliebig sein, was es ermöglicht, ihm mehr Werte als 0 oder 1 zuzuweisen. Dies ist ein direkter Weg zur Erhöhung der Speicherdichte. In gewissem Maße ist dies mit der Mehrfachspeicherung in einer NAND-Flash-Zelle vergleichbar. Es bedarf keiner weiteren Erläuterung, wie schnell der Markt für Flash-Speicher nach Beginn der Massenproduktion von NAND-TLC-Speichern mit dem Schreiben von drei Bits pro Zelle gewachsen ist.

Die Wissenschaftler aus England haben die Struktur der „Skyrmionen-Tasche“ als abstraktes Modell vorgestellt und das Phänomen in einem Simulationsprogramm nachgestellt. Ihre amerikanischen Kollegen haben das Phänomen in der Praxis rekonstruiert, obwohl sie zur Erzeugung von Wirbelstrukturen flüssige Kristalle anstelle von magnetischen Strukturen verwendet haben. Flüssige Kristalle werden bekanntermaßen von einem Magnetfeld gesteuert, was es ermöglicht, sie für die Durchführung von Experimenten zur Visualisierung magnetischer Phänomene zu verwenden. Wir warten auf die Übertragung der Experimente auf magnetische Folien.

Quelle: 3dnews.ru