Tipik olarak, elektronların yükü, elektronik tabanlı cihazlarda bilgileri depolamak ve işlemek için kullanılır. Spintronics’te odak noktası bunun yerine manyetik an veya manyetik girdaplar, sözde skyrmions-hedef daha küçük, daha hızlı ve daha sürdürülebilir bilgisayarlardır. Depolama yoğunluğunu daha da arttırmak için, Skyrmions sadece gelecekte iki boyutlu olmakla kalmayacak, aynı zamanda üçüncü boyutu da fethedecektir.
Johannes Gutenberg Üniversitesi Mainz (JGU) Fizik Enstitüsü’nden araştırmacılar, şimdi sentetik antiferromanyetlerde hibrid skyrmion tüpleri olarak adlandırılan üç boyutlu skyrmions yaratmayı başardılar ve bu skyrmion tüplerinin ilk kez iki boyutlu parkurlardan farklı hareket ettiğini gösterdi.
Profesör Mathias Kläui’nin araştırma grubundan Mona Bhukta, “Üç boyutlu skyrmions, diğer şeylerin yanı sıra kuantum bilgi işlem ve beyinden ilham alan bilgi işlem için ilgi çekicidir-işte üçüncü boyuttan kaynaklanan daha yüksek depolama yoğunluğu esastır.” Sonuçlar 26 Eylül’de yayınlandı Doğa İletişimi.
Skyrmions manyetik girdaplar olmasına rağmen, parçacıklar gibi davranırlar. Bu, diğer şeylerin yanı sıra, bir elektrik akımı tarafından hareket ettirilebilecekleri anlamına gelir. Skyrmions genellikle ince manyetik tabakalarda ve dolayısıyla iki boyutta oluşturulur; İlk üç boyutlu skyrmion tüpleri zaten tespit edilmiştir.
Bununla birlikte, bu 3D skyrmions homojen kiralite olarak adlandırılan eşit olarak bükülmüştü. Bu, iki boyutta Skyrmions ile aynı şekilde hareket ettikleri ve bilgileri tek bir düzlemde de temsil edilebildiğinden, veri depolama için ek bir değer sunmadıkları anlamına gelir.
Bhukta, “Şimdi sentetik antiferromanyetlerde skyrmion tüpleri oluşturabildik – yani, mıknatıslanması dışa doğru iptal eden standart biriktirme yöntemlerini kullanan ince film – ve ilk kez bu skyrmion tüplerinin iki boyuttaki skyrmionlardan tamamen farklı hareket ettiğini gösteriyor.”
Bunun nedeni yeni Skyrmion tüplerinin yapısında yatmaktadır: daha önce yaratılanların aksine, eşit şekilde bükülmüş değiller, ancak düzensizdirler. Basitçe söylemek gerekirse – 2D sistemlerden farklı hareket ederler. Hareketteki bu farklılıklar bilgi depolama için kullanılabilir, böylece veri depolama için üçüncü bir boyut açar.
Yeni Skyrmion tüpleri JGU’da üretildi ve üç boyutlu yapıları Jülich Araştırma Merkezi’nde doğrulandı. Skyrmion tüplerinin hareketini incelemek için Bessy II’de (Malzeme ve Enerji için Helmholtz Center Berlin) ve İsviçre Villigen, İsviçre’deki Paul Scherrer Enstitüsü’nün İsviçre ışık kaynağında kullanıldı.
Sonuçlar, diğer şeylerin yanı sıra, beyinlerden ilham alan hesaplama için önemlidir: veriler dijital elektronikler yoluyla değil, nöronlar, yani sinir hücreleri ve sinapslar aracılığıyla işlenecek-karmaşık görevler için daha güçlü, enerji tasarruflu ve esnek sistemler yaratma hedefi.
Bhukta, “Üç boyutlu skyrmions nöronları daha iyi taklit etmemize izin veriyor” diyor. “Üçüncü boyuta olan adım, kuantum hesaplamada da gereklidir.”
