Julicho tyrimų centro, Kylio bei Hamburgo universitetų (Vokietija) fizikams pirmiesiems pavyko aptikti taisyklingą stabilių magnetinių skirmionų gardelę – cikloidines spiralines struktūras, sudarytas iš atominių sukinių – ne medžiagos viduje, bet ant jos paviršiaus.
Tokie mažyčiai dariniai vieną gražią dieną gali sudaryti naujos mažesnių ir veiksmingesnių informacijos saugojimo blokų kartos pagrindą.
Mokslininkai atrado magnetines spirales, kurių kiekvieną sudaro vos 15 atomų, išsidėsčiusių vieno atomo storio geležies sluoksnyje, patalpintame ant iridžio. Šie rezultatai publikuoti naujausiame prestižinio žurnalo „Nature Physics“ numeryje.
Magnetinių skirmionų egzistavimas teoriškai buvo numatytas prieš daugiau nei 20 metų, tačiau eksperimentiškai tai pavyko patvirtinti tiktai 2009 metais. Grupelė mokslininkų iš Miuncheno technikos universiteto (Vokietija) identifikavo magnetinių sūkurių gardeles mangano silicyje, esančiame silpname magnetiniame lauke. Kitaip nei šios struktūros, naujieji dariniai, kuriuos aptiko Julicho tyrimų centro, Kylio bei Hamburgo universitetų fizikai, egzistuoja nesant išorinio magnetinio lauko, be to, jie išsidėstę ne tiriamos medžiagos viduje, o jos paviršiuje. Jų skersmuo siekia vos kelis atomus, o tai gerokai mažiau už iki šiol aptiktų skirmionų parametrus.
„Mūsų aptiktieji magnetiškai stabilūs dariniai elgiasi kaip dalelės ir išsidėsto kaip atomai dvimatėje gardelėje, – aiškina profesorius Stefanas Bliugelis (Stefan Blügel), kartu einantis Piterio Griunbergo instituto bei Pažangiųjų modeliavimų instituto Juliche pareigas. – Šis atradimas mums kaip svajonės išsipildymas“. Dar 2007 metais ta pati mokslininkų komanda aptiko naujos rūšies magnetinį susitvarkymą plonose mangano plėvelėse, patalpintose ant volframo. Tyrėjams pavyko parodyti ypatingą vadinamosios Dzialošinskio – Morijos sąveikos svarbą vykstant šio susitvarkymo bangiškosios sandaros formavimuisi. Ta pati sąveika reikalinga ir spirališkųjų skirmionų susidarymui.
Mokslininkai nesugebėjo aptikti skirmionų gardelės pirmu bandymu. Iš pradžių tyrėjai norėjo paruošti vieno atomo storio chromo ir iridžio sluoksnį, kad galėtų tyrinėti numanomą kitokios magnetinės būsenos egzistavimą. Kadangi eksperimentai nebuvo sėkmingi, jie pabandė kitus metalus. Hamburgo universitete naudodami skenuojantį tunelinį mikroskopą geležies ir iridžio tyrimams, fizikai pastebėjo taisyklingus magnetinius darinius, kurie visiškai neatitiko metalo paviršiaus kristalinės sandaros. „Mes labai greitai suvokėme, jog aptikome skirmionus“, – džiaugiasi savo sėkme S. Bliugelis. Sudėtingi skaičiavimai, atlikti naudojant Julicho tyrimų centro kompiuterius, parodė, jog mokslininkai buvo teisūs.
Gautasis rezultatas yra modelis, aprašantis sukinių išsidėstymo susiformavimą veikiant trims sąveikoms: minėtajai Dzialošinskio – Morijos, įprastinei sukinių tarpusavio bei netiesinei sąveikai, kurioje dalyvauja keturi sukiniai. Ši modelis turėtų praversti ateityje medžiagų paviršiuose formuojant norimas magnetines struktūras. „Dabar mes ketiname ištirti, kokią įtaką skirmionams daro elektros srovė: kaip elektronų sukiniai juda spiralėmis, kaip jie įtakoja varžą ir kaip jie paveikia pačias spirales“, – būsimus darbus įvardija profesorius.
