研究人员发明了纳米级旋转磁滴

研究人员成功地创建了一种磁性孤子 - 35年前的纳米型旋转液滴。这些孤子对磁性自旋的计算机的创建有影响。

孤子是一种波，局限在空间中，保持着它们的大小和动量。它们最初是在水中被观察到的。由光组成的孤子已被证明对远距离、高速的信息传输非常有用。但是在磁环境中从未观测到过液滴孤子，尽管科学家认为它们可能存在于磁环境中。

北卡罗莱纳州立大学的数学家马克·霍费尔建立了一个数学模型来描述这种孤子可能的样子。当来自瑞典皇家理工学院(KTH)和哥德堡大学的物理学家Johan Åkerman和研究生Majid Mohseni得到的实验数据似乎与Hoefer的模型相一致时，他们决定尝试并确认磁液粒孤子的存在。

物理学家使用纳米级电线向磁铁提供少量的DC电流。所有电子都具有旋转形式的角动量。图片旋转顶部。角动量是保持顶部直立或指向特定方向的形式。磁铁内的每个电子都在于纺丝顶部，并且在磁体中，所有电子的旋转以大致相同的方式对准。将DC电流放入该组电子中将能量注入磁性系统中，在该立即区域改变局部电子的旋转。当它不再直立时，电子的旋转，或者“瘦”，或“瘦”，或者“瘦”是如顶部的，这导致微小的旋转磁性液滴或孤子。

科学家能够通过测量进样的频率来检测孤子的存在。他们观察了孤子的独特签名 - 频率的明显下降，加上功率输出大的跳跃 - 并了解它们已经成功。

“这些孤子被称为‘耗散的’，因为磁铁想要耗散进动产生的能量，”Hoefer说。“它们通过平衡通过直流电进入系统的能量和输出的能量，以及平衡非线性或振幅、色散或扩散趋势来维持其稳定性。”

除了证明这些孤子的存在，研究人员还注意到孤子的其他一些有趣的特性，包括振荡运动和他们称为“呼吸”的周期性变形。

研究人员的发现发表在科学．

Hoefer说:“孤子是极好的信息传送器，所以在磁系统中发现孤子对基于自旋的计算有各种各样的意义，从处理信息的新方法到更高密度的硬盘驱动器。”

S. M. Mohseni、S. R. Sani、J. Persson和T. N. Anh Nguyen制造了这些设备。S. M. Mohseni、S. Chung和R. K. Dumas进行了器件表征。S. M. Mohseni, Ye。Pogoryelov、P. K. Muduli、A. Eklund、R. K. Dumas、S. Bonetti、A. Deac、M. Hoefer和J. Åkerman进行了分析。E. Iacocca和M. Hoefer进行了微磁模拟。所有作者共同撰写了这份手稿。

皮克-

编辑报告:论文摘要如下

“自旋力矩产生的磁滴孤子”

发表2013年3月15日科学
作者:S.M. Mohseni, S.R. Sani, N. Anh Nguyen, S. Chung, A. Eklund, S. Bonetti, J. Akerman，瑞典皇家理工学院;J. Persson, NanOsc AB，瑞典;你们。Pogoryelov, P.K. Muduli, E. Iacocca, R. K. Dumas，哥德堡大学，瑞典;A. Deac，德国离子束物理与材料研究所;北卡罗莱纳州立大学硕士

文摘:
耗散孤子已被报道在广泛的非线性系统，但其磁模拟的观测一直是具有挑战性的实验。利用垂直磁各向异性(PMA)磁性薄膜上纳米接触下的自旋转移力矩，我们观察到了耗散磁滴孤子的产生，并报道了它们丰富的动力学特性。微磁模拟确定了一个广泛的自调节频率范围，包括液滴振荡运动、液滴“旋转”和液滴“呼吸”状态。液滴可以通过使用电流和磁场来控制，并有望在自旋电子学、磁子学和基于pma的畴壁器件中得到应用。