波兰科学院 磁性气泡
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具有相同磁化强度的位置形成在磁振子晶体中孔之间的“三角形”岛屿(绿色箭头)上
克拉科夫波兰科学院核物理研究所的研究人员建立了一个模型，首次允许精确预测这种气泡磁化强度的变化
信用:IFJ潘 更快的处理器，更小的尺寸？无论是电子学还是自旋电子学都无法应对性能或小型化的地方，磁电子学就来拯救了
但是在这之前，科学家们必须学会如何精确地模拟电磁波通过磁振子晶体的流动
克拉科夫的波兰科学院核物理研究所刚刚朝着这个方向迈出了重要的一步
人们可以争论奶酪上的洞的数量是否与其质量有关
处理磁振子材料的物理学家没有这样的困境:材料中的空穴越多，它的磁性就越有趣，但也更难描述和建模
在《科学报告》上发表的一篇文章中，来自克拉科夫的波兰科学院核物理研究所(IFJ·潘)的一组实验和理论物理学家提出了一个新的、经过实验验证的模型，该模型第一次使模拟磁振子晶体磁性的局部变化变得非常精确成为可能
在这个奇特的名字下，隐藏着薄的多层金属结构，其中包含由或大或小、或多或少连续的圆孔组成的规则网格
基于克拉科夫的分析还表明，磁振子晶体中发生的磁现象比以前预测的更复杂
“具有规则圆孔网格的多层金属结构直到最近才被研究出来——并不是没有问题
关键是这个孔网络极大地改变了系统的磁性，尤其是电磁波在其中传播的方式
这些现象变得如此复杂，以至于至今没有人能够很好地描述或模拟它们
迈克尔·克鲁平斯基(IFJ·潘)
电子学是通过流经系统的电子的电荷来处理信息
自旋电子学，被认为是电子学的继承者，也使用电子流，但是不注意它们的电荷，而是注意自旋(换句话说:磁性)
在这两个领域的背景下，磁振子从根本上与众不同
在磁振子装置中没有有组织的介质流动
流经系统的是电磁波
通过与体育界的类比，这些领域之间的差异更容易理解
当一个体育场满了或空了，人流就会在里面流动
如果电子设备在这里工作，它会注意进出体育场的人数
自旋电子学也会观察人的运动，但它会对浅色或深色头发的人的运动感兴趣
在这个类比中，磁振子会处理流动
墨西哥海浪
像这样的波浪可以环绕整个体育场，尽管事实上没有一个球迷离开他的座位
来自克拉科夫的物理学家用教授发明的方法制造了他们的磁振子晶体
柏林自由大学的迈克尔·吉尔赛，由潘博士在IFJ开发
斯基
第一步是将聚苯乙烯纳米颗粒施加到非磁性基底上(例如
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硅)
球体是自组织的，可以根据条件以不同的方式进行
覆盖有有序球体的基底然后在真空室中经受等离子体的作用，这允许球体的直径以受控的方式减小
然后将合适的金属薄层一层接一层地施加到如此制备的样品上
在所有层都被施加之后，用有机溶剂清洗材料以去除球体
最终的结果是一个类似于或多或少致密的筛子的周期性结构，永久地结合到硅衬底上(可能它不需要是刚性的，来自IFJ PAN的团队也可以形成类似的结构)
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在柔性聚合物基底上)
“我们研究的系统由20层交替的钴和钯组成
这些是非常薄的结构
它们的厚度只有12纳米，相当于大约120个原子
斯基
根据孔的大小，在它们的接触点之间形成形状类似三角形的更大或更小的区域
这些区域内的原子可以以同样的方式被磁化，形成所谓的磁泡
这些气泡可以用来存储信息，它们磁化的变化允许系统中的电磁波传播
该理论模型，建立在IFJ潘博士的指导下
Pawel Sobieszczyk描述了尺寸为2×2微米的晶体中出现的磁现象
在微观世界的尺度上，这些维度是巨大的:原子的数量如此之大，以至于不再可能模拟单个原子的行为
然而，由于相互的磁相互作用，相邻原子的磁矩通常取向几乎相同
这种观察允许原子被分成小体积(体素)，这些小体积可以被视为单个物体
这一过程从根本上降低了模型的计算复杂性，并使在克拉科夫的AGH科技大学计算机中心进行的数值模拟成为可能
“成功的关键是将真实磁振子晶体中发现的不完美结合到模型中的想法，”博士说
Sobieszczyk列举道:“首先，真正的结构从来都不是完美的晶体
它们通常是许多称为微晶的晶体簇
根据尺寸和形状，微晶可以具有不同的磁性
此外，系统中可能会出现化学污染物
它们导致材料的某些区域失去磁性
最后，单个金属层在某些地方可以更厚或更薄
我们的模型工作得如此精确，因为它考虑了所有这些影响
" 这里提出的模型预测了一个有趣的、迄今未被观测到的现象的存在
当两个相邻的气泡被反向磁化时，它们之间原子的磁矩可以通过平行于层平面或垂直旋转来改变它们的方向
然后在气泡之间形成一种墙，在第一种情况下叫做布洛赫墙，在第二种情况下叫做内尔墙
直到现在，人们还认为在给定的磁振子晶体中只能找到一种壁
IFJ泛非物理学家开发的模型表明，两种类型的磁墙可以出现在同一个晶体中
马格尼茨只是刚刚开始
通往复杂处理器的道路——更小、更快、逻辑结构可根据需要重新编程——仍然任重道远
磁记忆和能够检测少量物质的创新传感器似乎更加现实
了解磁振子晶体磁性的机制和电磁波的流动方式，使我们更接近这些类型的装置
这是重要的一步，下一步肯定会到来
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