Команда, возглавляемая физиком доктором Бертраном Дюпе, уверена, что каждый скирмион может хранить 1 бит информации. Небольшой размер вихря позволяет достичь очень высокой плотности. В отличие от жестких дисков, которые вращаются для ввода или чтения данных, в случае устройств на основе скирмионов биты можно просто перемещать прямо через материал, подобно тому, как электричество течет по проводам.
Никаких механических движущихся частей не потребуется — только слабый электрический ток, что позволяет экономить энергию. Кроме того, как только компьютер включен, данные становятся доступными сразу же, поскольку они хранятся в энергонезависимой памяти.
Предусмотренные необходимые устройства могут быть изготовлены с использованием стандартных технологий, используемых в настоящее время в промышленности.Впервые скирмионы были экспериментально обнаружены в 2009 году в экзотических кристаллах при температурах, близких к абсолютному нулю.
Между тем, эти уникальные магнитные структуры можно также найти на металлических поверхностях, которые сегодня используются в технологических приложениях, таких как магнитные датчики или считывающие головки жестких дисков. Чтобы использовать скирмионы в качестве носителя информации, необходимо иметь возможность производить поверхности или интерфейсы в достаточно большом масштабе, они должны содержать достаточное количество магнитного материала, и магнитный вихрь также должен возникать при комнатной температуре.
Предложения о том, как преодолеть эти проблемы, были сделаны учеными из Кильского университета и Forschungszentrum Julich в их опубликованном в настоящее время исследовании. В этом исследовании они показывают, что магнитные свойства граничных поверхностей могут быть специально отрегулированы путем очень тонкого наложения различных металлов друг на друга. Каждый из слоев имеет толщину всего в несколько атомов. «Используя квантово-механические расчеты, которые были выполнены на суперкомпьютерах в Forschungszentrum Julich и Северо-германском суперкомпьютерном альянсе (HLRN), мы смогли исследовать множество возможных систем», — сказал профессор Стефан Хайнце из Кильского университета. Многократное повторение таких слоев обеспечивает достаточное количество магнитного материала и возможность получения скирмионов при комнатной температуре, продолжил Хайнце.
«Наше исследование предоставляет экспериментаторам рецепты приготовления скирмионов по меню», — пояснил Бертран Дюп. Недавно было доказано, что эти теоретические рецепты суперкомпьютеров могут быть реализованы и на практике. «Идея создания скирмионов в слоистых системах уже была подхвачена рядом исследовательских групп по всему миру. Несколько месяцев назад в нескольких публикациях сообщалось об успешном экспериментальном наблюдении скирмионов», — сказал д-р Густав Бильмайер из Forschungszentrum Julich. . Теоретическая основа для этих экспериментов содержится в их последней публикации, продолжил Бильмайер.Однако до создания первых приложений памяти на основе магнитных скирмионов еще предстоит пройти долгий путь.
Разработка прототипов магнитных хранилищ данных исследуется учеными Киля и Юлиха в рамках совместного проекта MAGicSky. Экспериментальные задачи выполняются коллегами из Германии, Франции, Великобритании и Швейцарии.
Исследование финансируется Европейским Союзом в рамках программы Future Emergent Technologies.