Международная группа исследователей во главе с физиком Полом Чинг-Ву Чу, директором-основателем Техасского центра сверхпроводимости при Хьюстонском университете, сообщает о новом соединении, способном сохранять свои скирмионные свойства при комнатной температуре за счет использования высокого давления. Результаты также предполагают возможность использования химического давления для поддержания свойств при атмосферном давлении, что открывает перспективы для коммерческого применения.
Работа описана в Трудах Национальной академии наук.
Скирмион – это наименьшее возможное возмущение однородного магнита, точечная область обратной намагниченности, окруженная вращающимся вращением спинов.
Эти чрезвычайно маленькие области, а также возможность их перемещения с использованием очень небольшого электрического тока, делают материалы, на которых они расположены, являются многообещающими кандидатами для хранения информации с высокой плотностью. Но состояние скирмиона обычно существует только в очень низком и узком диапазоне температур. Например, в соединении, которое исследовали Чу и его коллеги, состояние скирмиона обычно существует только в узком температурном диапазоне около 3 градусов Кельвина, между 55 К и 58.5 К (от -360.7 по Фаренгейту и -354.4 по Фаренгейту). Это делает его непрактичным для большинства приложений.
Работая с соединением оксиселенида меди, Чу сказал, что исследователи смогли резко расширить температурный диапазон, в котором существует состояние скирмиона, до 300 градусов Кельвина или около 80 градусов Фаренгейта, близких к комнатной температуре. Первый автор Лянцзи Дэн сказал, что они впервые успешно обнаружили это состояние при комнатной температуре при давлении ниже 8 гигапаскалей, или ГПа, с помощью специальной методики, разработанной им и его коллегами.
Дэн – исследователь Техасского центра сверхпроводимости в UH (TcSUH).
Чу, автор работы, сказал, что исследователи также обнаружили, что соединение оксиселенида меди претерпевает различные структурно-фазовые переходы с увеличением давления, что предполагает возможность того, что состояние скирмиона более распространено, чем считалось ранее.
"Наши результаты свидетельствуют о нечувствительности скирмионов к нижележащим кристаллическим решеткам. Больше скирмионного материала может быть обнаружено и в других соединениях », – сказал Чу.
Работа предполагает, что давление, необходимое для поддержания состояния скирмиона в соединении оксиселенида меди, может быть воспроизведено химически, позволяя ему работать при атмосферном давлении, что является еще одним важным требованием для потенциальных коммерческих применений.
Это имеет некоторые аналогии с работой, которую Чу и его коллеги проделали с высокотемпературной сверхпроводимостью, объявив в 1987 году, что они стабилизировали высокотемпературную сверхпроводимость в YBCO (иттрий, барий, медь и кислород), заменив ионы в соединении изовалентными ионами меньшего размера.