基尔大学朱丽娅·西克·曼 无花果
1:通过高阶交换相互作用稳定天空
红色曲线显示了磁天顶(左上)坍缩成铁磁背景(右下)的能垒
在定义障碍物高度的曲线的最高点，可以找到过渡状态(右上角)
圆锥显示了六边形晶格上单个原子的“原子棒磁铁”
银色箭头表示指向上方的圆锥体，红色箭头表示指向下方的圆锥体
左下:钯原子层在铁原子层上的结构示意图，铁原子层沉积在铑(铑)表面，晶体取向为(111)
学分:基尔大学 材料中可能出现的微小磁性漩涡——所谓的“天顶”——为新型电子设备或磁性存储器提供了很高的希望，在这些设备或存储器中，它们被用作存储信息的比特
任何应用的基本前提是这些磁性漩涡的稳定性
基尔大学理论物理和天体物理研究所的一个研究小组现已证明，迄今为止被忽视的磁相互作用对黑洞稳定性起着关键作用，并能极大地提高黑洞寿命
他们的工作发表在今天的《自然通讯》上，也为稳定新材料系统中的天顶现象打开了前景，在新材料系统中，以前考虑的机制是不够的
室温稳定性的深入研究 它们独特的磁性结构——更准确地说是它们的拓扑结构——为天顶飞行器提供了稳定性，并保护它们免于崩溃
因此，在磁化中，天顶称为结
然而，在固体的原子晶格上，这种保护是不完善的，只有有限的能垒(图1)
“这种情况类似于一个躺在槽中的大理石，因此需要一定的动力和能量来逃离它
基尔大学的斯特凡·海因策教授解释说:“能垒越大，天空稳定的温度就越高。”
特别是直径在10纳米以下的天顶子，这是未来自旋电子器件所需要的，目前只在非常低的温度下被探测到
由于应用通常在室温下进行，因此增强能量屏障是当今对skyrmions研究的一个关键目标
此前，已经建立了相关磁相互作用的标准模型
斯特凡·海因策教授研究小组的一组理论物理学家现已证明，迄今为止，一种类型的磁相互作用被忽视了
在20世纪20年代，沃纳·海森堡可以用量子力学交换相互作用来解释铁磁性的出现，这种相互作用是由两个原子之间电子的自旋相关的“跳跃”引起的
“如果考虑到更多原子之间的电子跳跃，就会发生更高级别的交换相互作用，”博士说
该研究的第一作者苏维克·保罗(图2)
然而，这些相互作用比海森堡提出的成对交换要弱得多，因此在对相对论的研究中被忽略了
无花果
2:六边形原子晶格上高阶交换相互作用的图解
彩色箭头显示电子在两个位置(绿色)、三个位置(蓝色)和四个位置(红色)之间跳跃
球体表示原子位置，箭头表示“原子棒磁铁”的方向
“学分:基尔大学 弱的高阶交换相互作用稳定了天价 基于在北德超级计算联盟(HLRN)的超级计算机上进行的原子模拟和量子力学计算，基尔的科学家现在解释说，这些微弱的相互作用仍然可以对超光速粒子的稳定性做出惊人的巨大贡献
尤其是在四个原子位置上的循环跳跃(见图
2)对过渡态的能量影响特别大(见图
1右上角的最高点)，这里只有几个原子棒磁铁相互倾斜
在模拟中甚至发现了稳定的反跳跃，这对于某些未来的数据存储概念是有利的，但是通常衰减得太快
更高阶的交换相互作用出现在许多用于潜在的超导应用的磁性材料中，例如钴或铁
它们还可以稳定磁性结构中的磁场，在这些结构中，先前考虑的磁相互作用不能发生或太小
因此，本研究为这些迷人的磁结的研究开辟了新的有前途的途径
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