חוקרים גילו מירונים באנטי-פרומגנטים סינתטיים, ומקדמים את תחום הספינטרוניקה לעבר מחשוב יעיל, קומפקטי ובר-קיימא יותר.
בפעם הראשונה, צוותים מגרמניה ויפן זיהו בהצלחה תצורות ספין טופולוגיות קולקטיביות הידועות כ-merons בתוך אנטי-פרומגנטים סינתטיים שכבות.
המכשירים האלקטרוניים היומיומיים שלנו, כמו אורות סלון, מכונות כביסה וטלוויזיות, פועלים הודות לזרמים חשמליים. באופן דומה, תפקודם של מחשבים מבוסס על מניפולציה של מידע על ידי נושאי מטען קטנים המכונים אלקטרונים. Spintronics, לעומת זאת, מציגה גישה ייחודית לתהליך זה.
במקום מטען האלקטרונים, הגישה הספינטרוניקית היא לנצל את המומנט המגנטי שלהם, במילים אחרות, הספין שלהם, כדי לאחסן ולעבד מידע – במטרה להפוך את מחשבי העתיד לקומפקטיים, מהירים וברי קיימא יותר. אחת הדרכים לעיבוד מידע המבוססות על גישה זו היא להשתמש במערבולות המגנטיות הנקראות סקירמיונים או, לחילופין, בני הדודים המובנים והנדירים יותר שלהם, המכונים 'מרונים'. שניהם מבנים טופולוגיים קולקטיביים הנוצרים ממספר ספינים בודדים. מירונים נצפו עד היום רק באנטי-פרומגנטים טבעיים, שם קשה לנתח אותם ולתפעל אותם.
מציאת מירונים באנטי-פרומגנטים סינתטיים
בשיתוף פעולה עם צוותים באוניברסיטת טוהוקו ביפן ובמתקן האור של ALBA Synchrotron בספרד, חוקרים מאוניברסיטת יוהנס גוטנברג מיינץ (JGU) היו הראשונים שהדגימו נוכחות של מירונים באנטי-פרומגנטים סינתטיים ובכך בחומרים שניתן לייצר באמצעות טכניקות שיקוע סטנדרטיות. "הצלחנו לתכנן בית גידול חדש למה שהוא חדש ומאוד 'ביישן' מִין," אמר ד"ר רוברט פרומטר, פיזיקאי ב-JGU. ההישג המחקרי כרוך בתכנון אנטי-פרומגנטים סינתטיים באופן שייווצרו בהם מירונים וכן זיהוי המרונים עצמם.
תצפית ישירה על מירונים ואנטימרונים אנטי-פרומגנטיים. קרדיט: Mona Bhukta / JGU
על מנת להרכיב את החומרים המתאימים העשויים משכבות מרובות, החוקרים ביצעו סימולציות נרחבות וערכו חישובים אנליטיים של מבני ספין בשיתוף עם קבוצת תיאוריה ב-JGU. המטרה הייתה לקבוע את העובי האופטימלי של כל שכבה ואת החומר המתאים כדי להקל על אירוח מירונים ולהבין את הקריטריונים ליציבותם.
במקביל לעבודה תיאורטית, הצוות ביצע ניסויים כדי להתמודד עם אתגרים אלה. "בעזרת מיקרוסקופיה של כוח מגנטי בשילוב עם מיקרוסקופיה אלקטרונית סורקת פחות מוכרת עם ניתוח קיטוב, זיהינו בהצלחה מירונים באנטי-פרומגנטים הסינתטיים שלנו", הסבירה מונה בהוקטה, מועמדת לדוקטורט במכון לפיזיקה של JGU. "בכך הצלחנו לעשות צעד קדימה לקראת היישום הפוטנציאלי של מירונים."
פרופסור מתיאס קלאוי, ראש צוות המחקר, שמח על ההזדמנות לשתף פעולה עם אוניברסיטת טוהוקו, אחד המוסדות היפניים המובילים בתחום הספינטרוניקה. "אנחנו מבצעים פעילויות משותפות כבר יותר מעשר שנים – בתמיכת שירות החילופים האקדמיים הגרמניים (DAAD) ופרויקטים חילופיים אחרים. לאחרונה, הדוקטורט הראשון בהנחיה משותפת. מועמד במסגרת הסכם שיתוף הפעולה עם טוהוקו השיג את התואר שלו, עבר בהצטיינות".
