Мельчайшие магнитные вихревые структуры скирмионы (названы так в честь британского физика-теоретика Тони Скирми (Tony Skyrme), предсказавшего эту структуру в 60-х годах прошлого века) обещают стать основой магнитной памяти будущего. Это топологически устойчивые магнитные образования, которые можно возбуждать в магнитных плёнках, а затем считывать их состояние. При этом запись и чтение происходят с использованием спиновых токов ― с помощью переноса момента вращения спина электронов. Это означает, что запись и чтение могут осуществляться предельно малыми токами. Также на поддержку магнитного вихря не требуется постоянного подвода питания, что ведёт к экономичной энергонезависимой памяти.
Условное изображение магнитного вихря, известного как скирмион (Nanoscale / Royal Society of Chemistry)
За последние несколько лет учёные в России и за рубежом пристально изучают поведение скирмионов и небезосновательно полагают, что эти структуры помогут значительно увеличить плотность магнитной записи. Более того, недавно британские и американские учёные нашли способ, каким образом можно в разы увеличить плотность записи с использованием скирмионов без особенных сложностей в виде уменьшения диаметра вихревых структур, что может привести к скорейшему воплощению научной мысли в коммерческий продукт.
Компьютерная модель «мешка скирмионов» (Бирмингемский университет)
Вместо традиционной двоичной записи, где 1 и 0 будет скирмион или его отсутствие, учёные из Бирмингемского университета, Бристоля и Колорадского университета в Боулдере представили комбинированную вихревую структуру, которую они назвали «мешком скирмионов» (skyrmion bag). Несомненно, «мешок» со скирмионами лучше, чем одиночный скирмион. Число скирмионов в мешке может быть любым, что позволит присвоить ему больше значений, чем 0 или 1. Это прямой путь к увеличению плотности записи. В определённой степени это сравнимо с многоуровневой записью в ячейку NAND-флеш. Нет нужды лишний раз напоминать, насколько быстро стал расширяться рынок флеш-накопителей после начала массового производства памяти NAND TLC с записью трёх бит в каждую ячейку.
Этапы воссоздания «мешка скирмионов» (Nature Physics)
Создание структуры «мешка скирмионов» учёные из Англии представили в виде абстрактной модели и воспроизвели явление в программе-симуляторе. Их американские коллеги воспроизвели явление на практике, хотя для запуска вихревых структур использовали жидкие кристаллы, а не магнитные структуры. Жидкие кристаллы, как известно, управляются магнитным полем, что позволяет использовать их для постановочных экспериментов для визуализации магнитных явлений. Ждём переноса экспериментов на магнитные плёнки.
