Контролироль движения единичных скирмионов при комнатной температуре

12.12.2021

Ученые из японского Института физико-химических исследований RIKEN продемонстрировали разработанную ими технологию, позволяющую управлять движением и поведением единичных скирмионов - крошечных магнитных вихрей, которые могут быть использованы в качестве носителей информации в вычислительных устройствах и устройствах хранения данных следующих поколений. Но самым выдающимся в этом достижении является то, что все манипуляции со скирмионами могут проводиться при помощи слабых импульсов тока и при комнатной температуре.

Скирмионы - это крошечные квазичастицы, которые могут возникать и перемещаться в среде материалов с особыми магнитными свойствами под воздействием электрического тока. При этом, сила такого тока в несколько раз меньше, чем сила тока, требующаяся для переключения состояния традиционных магнитных доменов, на базе которых функционируют современные жесткие диски и другие магнитные носители информации.

Эта особенность питает надежды ученых, которые работают над устройствами хранения данных, обладающими крайне низким энергопотреблением и чрезвычайно высокой плотностью хранения информации. Помимо этого, скирмионы могут стать основой работы так называемых спинтронных вычислительных устройств, но для этого требуются технологии, позволяющие оперировать отдельными скирмионами очень малых размеров.

В большинстве случаев исследования, связанные со скирмионами, проводятся при чрезвычайно низких температурах и со скирмионами или группами скирмионов относительно больших размеров, порядка одного микрометра и больше. Однако японские исследователи использовали очень хитрый магнитный материал, соединение кобальта, цинка и марганца (Co9Zn9Mn2), который известен как магнитный материал с хиральной кристаллической решеткой.

Используя тонкую пластину из магнитного материала, ученые смогли найти условия, при которых в материале при комнатной температуре возникают крошечные скирмионы, размером в 100 нанометров. Наблюдения за поведением и движением этих квазичастиц проводились при помощи технологии просвечивающей электронной микроскопии Лоренца (Lorentz transmission electron microscopy). А управление осуществлялось кратковременными пиками магнитного поля, создаваемого электрическими импульсами, длительностью в несколько наносекунд.

Исследователи обнаружили, что скирмионы при помощи импульсов тока достаточно легко переводятся из неподвижного статического состояния до движения в потоке, и движутся с относительно высокой скоростью, составляющей 3 метра в секунду.

<< Назад: Процессоры Imagination Catapult на архитектуре RISC-V 12.12.2021

>> Вперед: Черный ящик Земли 11.12.2021

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Восприятие музыки зависит от цвета концертного зала 03.03.2026

Восприятие живой музыки традиционно связывают с слухом, однако на впечатления от концерта влияют и другие факторы, включая визуальное оформление и освещение. Вопрос о том, может ли цвет интерьера напрямую изменять то, как мы слышим звук, долго оставался открытым. Недавнее исследование ученых из Технического университета Берлина проливает свет на эту связь и демонстрирует, что визуальная среда способна влиять на субъективное восприятие музыки. Чтобы изучить эффект цвета, исследователи предложили участникам прослушать записи концерта в виртуальных залах, оформленных в красные, зеленые и синие оттенки. Цвета варьировались по яркости и насыщенности, что дало 12 различных вариантов оформления. Поскольку построить физические залы с таким разнообразием цветов было невозможно, использовалась технология виртуальной реальности. Звук воспроизводился через наушники с бинауральной технологией, адаптирующей звучание к движениям головы, что создавало ощущение реального присутствия в зале. Участ ...>>

Chrysalis: концепт межзвездного корабля для 400-летнего путешествия 03.03.2026

Межзвездные полеты остаются одной из самых амбициозных целей человечества. Международный научный проект Chrysalis предложил концепцию космического корабля, способного совершить 400-летнее путешествие с экипажем из 2400 человек. Победивший в конкурсе 2025 года дизайн демонстрирует не только инженерные решения, но и социальную архитектуру, рассчитанную на 16 поколений людей, живущих на борту. В основе концепции лежит вращательная конструкция длиной 58 километров. Такая масштабная система должна создать искусственную гравитацию, достаточную для нормального функционирования организма, без вызывающей дезориентацию центробежной нагрузки. Для стабилизации конструкции проект предусматривает несколько цилиндров, вращающихся в противоположных направлениях, что минимизирует колебания и вибрации. Сборка корабля планируется в точках Лагранжа - участках космоса, где можно минимизировать расход топлива. Движение корабля предполагается обеспечить прямым термоядерным двигателем на гелии-3 и дейте ...>>

Дети, растущие рядом с природой, обретают крепкие кости 02.03.2026

Влияние окружающей среды на здоровье человека становится все более очевидным, особенно в детском возрасте. Новое исследование, опубликованное в журнале JAMA Network Open, показывает, что близость к природе напрямую связана с крепостью костей у детей. Ученые установили, что у детей, чьи дома окружены природными территориями в радиусе 1000 метров на 25% больше обычного, риск развития крайне низкой плотности костей снижается на 65%. Для проведения исследования были проанализированы данные более 300 детей, проживающих в городских, пригородных и сельских районах Фландрии в Бельгии. Плотность костной ткани у детей в возрасте от четырех до шести лет оценивалась с помощью ультразвуковых методов. Такой подход позволил безопасно и точно измерить состояние костей на ранних этапах формирования скелета. При анализе учитывались ключевые факторы, влияющие на рост и развитие детей: возраст, вес, рост, этническая принадлежность и уровень образования матери. На основании этих параметров исследоват ...>>

Самовосстанавливающаяся инфраструктура будущего 02.03.2026

Современные мосты и бетонные конструкции по всему миру сталкиваются с проблемой устаревания и износа. Многие сооружения, построенные до 1980-х годов, постепенно теряют свою несущую способность, что требует дорогого ремонта или полной замены. Недавние разработки ученых из Швейцарских федеральных лабораторий материаловедения и технологий (Empa) предлагают инновационное решение - систему укрепления бетонных конструкций с помощью "умной стали", способной самостоятельно устранять трещины и повреждения. В основе новой технологии лежит арматура из сплава на основе железа с эффектом памяти формы (Fe-SMA). Этот материал обладает уникальным свойством: при нагревании до 190-200 °C стержни стремятся вернуться к своей первоначальной конфигурации. В бетонной конструкции это создает внутреннее напряжение, которое затягивает трещины и выравнивает деформированные элементы, существенно повышая прочность и долговечность сооружений. Актуальность разработки объясняется критическим состоянием инфрастр ...>>

Поцелуи полезны для здоровья 01.03.2026

Вопрос о том, как социальные связи и близость с партнером отражаются на здоровье человека, привлекает внимание не только психологов, но и специалистов в области микробиологии. Новое исследование показывает, что совместное проживание с любимым человеком может оказывать значительное влияние на микробиом кишечника и общее самочувствие. Доктор Наоми Миддлтон, клинический психологи и эксперт по здоровью кишечника, объяснила, что все аспекты совместной жизни - поцелуи, совместное питание, физическая близость и даже просто пребывание рядом - тесно связаны с поддержанием сбалансированной кишечной микрофлоры. Она подчеркивает, что здоровье экосистемы кишечника во многом определяется социальными взаимодействиями и повседневной близостью с другими людьми. По словам Миддлтон, длительное совместное пребывание с партнером может способствовать увеличению микробного разнообразия в кишечнике, а также снижать воспалительные процессы, связанные со стрессом. Такой эффект обусловлен тем, что микробио ...>>

Случайная новость из Архива Нейрокомпьютер Darwin Monkey имитирует мозг макаки 05.08.2025 Ученые КНР разработали нейрокомпьютер, имитирующий мозг макаки. Новый компьютер под названием Darwin Monkey был разработан в Государственной лаборатории нейромашинного интеллекта при Чжэцзянском университете в Китае. В основу проекта легла система из 960 нейроморфных чипов третьего поколения Darwin 3, разработанных совместно с исследовательским центром Zhejiang Lab. Каждый из этих чипов способен эмулировать более 2,35 миллиона импульсных нейронов и сотни миллионов синапсов, используя специализированные инструкции для вычислений, приближенных к работе настоящего мозга. Система включает 15 серверов, выполненных в форм-факторе блейд, что позволяет с высокой плотностью размещать нейроморфные модули. В совокупности Darwin Monkey может моделировать более двух миллиардов нейронов и свыше ста миллиардов синапсов, тем самым приближаясь по сложности к настоящему мозгу макаки. При этом энергопотребление системы составляет около двух киловатт, что делает ее достаточно экономичной для вычислительной платформы такого уровня. Компьютер способен не только на выполнение простых задач, но и на полноценную когнитивную деятельность. По сообщениям Global Times, он уже используется для запуска модели мозга под названием DeepSeek, которая позволяет осуществлять логические операции, генерировать контент и даже решать математические задачи. Программная среда, созданная специально для этой платформы, включает механизмы нейроморфного онлайн-обучения, вдохновленные естественным обучением мозга. Darwin Monkey не просто имитирует нейронную активность - он способен интегрировать функции зрения, слуха, речи и обучения в единую модель. Это приближает его к возможностям живого организма, а не просто вычислительной машине. Такой уровень функциональности становится возможен благодаря архитектурным решениям, которые воссоздают сложные нейронные связи и взаимодействия в цифровом виде. Разработка Darwin Monkey стала продолжением общемировой тенденции в области нейроморфных вычислений. Например, в 2024 году компания Intel представила свою систему Hala Point, поддерживающую 1,15 миллиарда нейронов. Она была развернута в рамках проекта Министерства энергетики США в Сандийских национальных лабораториях. Однако китайская разработка шагнула дальше - и по масштабам, и по глубине имитации нейронной деятельности. Примечательно, что нейрокомпьютер Darwin Monkey способен моделировать не только мозг макаки, но и нервные системы более простых животных, таких как рыбки данио-рерио, мыши и даже черви Caenorhabditis elegans. Это открывает широкие перспективы в области биологических и медицинских исследований, позволяя ученым создавать детализированные цифровые модели живых организмов.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026