Krystal Kasal tərəfindən , Phys.org

redaktə edən: Gaby Clark , rəy verən: Robert Egan

 Redaktorların qeydləri

 GIST

Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin

İşıq şüalanması altında skyrmion halqalarının topoloji keçidi. Mənbə: Physical Review Letters (2026). DOI: 10.1103/kvnh-lzvx

Tədqiqatçılar bu yaxınlarda işıq, istilik və elektrik sahələrindən istifadə edərək maqnit materiallarında faydalı strukturları çağırmaq üçün yeni bir yol tapıblar. Physical Review Letters jurnalında dərc olunmuş yeni bir araşdırmada təsvir edilən bu yeni metod , məlumatların saxlanması və optik cihazlar üçün daha enerjiyə qənaət edən və çevik texnologiyalara gətirib çıxara bilər.

Maqnit materiallarında fırlanan strukturların idarə olunması

Kondensasiya olunmuş maddə fizikası sahəsində alimlər materiallardakı çox sayda mikroskopik hissəciklərin qarşılıqlı təsirindən makroskopik xüsusiyyətlərin necə yarandığını öyrənirlər. Maqnit materiallarında müəyyən şərtlər altında nanoskallı, topoloji cəhətdən sabit fırlanan maqnit strukturları olan skyrmionlar yaranır.

Maqnitlərdə, superkeçiricilərdə və maye kristallarda müşahidə olunsa da, onların nüvələşməsi çox vaxt təsadüfi olur və ya ekstremal şərtlər tələb edir. Yüksək enerji maneələri və asan, geri dönən idarəetmənin olmaması səbəbindən bu strukturları tələb olunduqda yaratmaq çətindir.

Yeni tədqiqatın müəllifləri yazırlar ki, “Xüsusiyyətsiz əsas vəziyyətdən topoloji obyekt yaratmaq üçün fərqli enerji baryerini aşmaq üçün xarici sahələr tələb olunur və bu da nüvələşməni ya stoxastik (termal şans tələb edir), ya da həddindən artıq şiddətli (femtosaniyə lazerləri tələb edir) edir”.

Lakin, komanda maye kristalların (LC) skyrmion nəzarəti üçün perspektivli bir namizəd kimi ortaya çıxdığını bildirir. İşıq, elektrik sahələri və ya səthlərdən istifadə edilən tədqiqatlarda müəyyən dərəcədə nəzarət nümayiş etdirilib, lakin sadə bir vəziyyətdən deterministik, geri dönən nüvələşmə hələ müşahidə edilməmişdi.

Beləliklə, işığın topoloji vəziyyətlər arasında çevrilməni əhatə edən keçmiş işləri də daxil olmaqla, əvvəlki işlərinə əsaslanaraq, komanda maye kristallardakı səma cisimlərini daha yaxşı idarə etmək üçün bir yol tapdı.

Maye kristallarda tələb üzrə skirmionlar

Tədqiqatçılar, çubuq formalı maye kristal molekullarını kanallar daxilində məhdudlaşdıran və onların hizalanmasını idarə edən mikromiqyaslı cihazlar olan nematik maye kristal mikrofluidik hüceyrələrdə skyrmion təcrübələri apardılar . Bu cihazlar topoloji keçidləri yaratmaq üçün xətti polyarlaşdırılmış işığı, elektrik sahələrini və ya lokal isitməni tətbiq etməyə və manipulyasiya etməyə imkan verdi. Müəyyən parametrləri tənzimləməklə, komanda materialda skyrmionlar yaratmaq üçün enerji maneəsini azalda bildi.

Onların təcrübələri göstərdi ki, skyrmion ilgəkləri otaq temperaturunda hər üç girişdən – işıq, elektrik sahələri və yerli istilikdən istifadə etməklə nüvələşə bilər. Nüvələşmə 2π burulma və enerji düşməsi ilə qeyd olunan kəskin topoloji keçidi əhatə edirdi. Enerjini minimuma endirmək üçün hərəkət edən prosesdə topoloji monopol cütləri də yaradılır. Komanda deyir ki, bu proses optik yenidən yazmağa və 3D topoloji teksturaların aşağı enerjili manipulyasiyasına imkan verir.

Tədqiqat müəllifləri izah edirlər ki, “Düşən polyarizasiyanı 45° artımla fırlatmaq mərkəzi burulma bucağını 0-dan π-yə qədər dəyişir, bundan sonra istilik səs-küyü və ya zəif lazer impulsu ilə toxumlanmış təmiz, topoloji cəhətdən trivial tekstura azimutal kəsiyi yarım-Néelskyrmion, yarım-antiskyrmion və yarım-bimeron vəziyyətlərindən keçən yarım-skyrmion döngəsinə çökür”.

Gündəlik məlumat üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosdakı ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz bülletenimizə abunə olun və vacib olan nailiyyətlər, innovasiyalar və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniliklərdən xəbərdar olun .

Aşağı enerji sərf edən, yenidən konfiqurasiya edilə bilən cihazlar üçün perspektivli bir yol

Maqnit materiallarında skyrmionların yaranmasını və məhv edilməsini idarə etmək qabiliyyəti, enerji və miqyas məhdudiyyətlərini aradan qaldırmağa ehtiyac duyulan müəyyən texnologiyalarda irəliləyişlər üçün əsas addımdır. Məsələn, yüksək sıxlıqlı yarış yolu yaddaşında skyrmionların yaradılmasını və məhv edilməsini idarə etmək, məlumatların daha enerjiyə qənaətli yazılmasına və silinməsinə imkan verir. Komanda həmçinin prosesin metamateriallarda da tətbiq olunduğunu bildirir.

Tədqiqat müəllifləri yazırlar ki, “Bu iş maye kristal elmindən kənara daha geniş təsirlər təklif edir. Məsələn, monopol dinamikasını yenidən konfiqurasiya edilə bilən yarış yolları boyunca hərəkət edən topoloji cəhətdən qorunan bitlər kimi istifadə etmək maraqlı olacaq. Bundan əlavə, onları axına birləşdirməklə, canlı metamateriallar kimi fəaliyyət göstərən kolloidlərdən və ya aktiv bakteriyalardan istifadə edərək, çox güman ki, özünü təmin edən skyrmion qəfəslərini təmin edəcəyik.”

“Daha geniş şəkildə, rejissor sahəsi optik olaraq ikiqat qırılma olduğundan , hər bir topoloji keçid keçici faz qəfəsi yaradır; ünvanlana bilən döngələrin massivləri, prinsipcə, yenidən konfiqurasiya edilə bilən topoloji fotonika və informasiya kodlaşdırma sxemlərini araşdırmaq üçün model sistem təmin edə bilər.”

Müəllifimiz Krystal Kasal tərəfindən sizin üçün yazılmış, Qeby Clark tərəfindən redaktə edilmiş və Robert Egan tərəfindən faktlar yoxlanılmış və nəzərdən keçirilmiş — bu məqalə diqqətli insan əməyinin nəticəsidir. Müstəqil elmi jurnalistikanı yaşatmaq üçün sizin kimi oxuculara güvənirik. Bu reportaj sizin üçün vacibdirsə, xahiş edirik ianə etməyi düşünün (xüsusilə aylıq). Təşəkkür olaraq reklamsız hesab əldə edəcəksiniz .

Nəşr detalları

Qingtian Shi və digərləri, Maye Kristallarda Skyrmion Döngələrinin və Monopollarının Çoxstimullu İdarə Olunan Topoloji Nüvələşməsi, Fiziki İcmal Məktubları (2026). DOI: 10.1103/kvnh-lzvx

Jurnal məlumatları: Fiziki icmal məktubları 

Əsas anlayışlar

Yumşaq maddələrin tətbiqiMaqnetizmMaye kristallarCanlı maddə və aktiv maddəMaqnit sistemləriBu hekayənin arxasında kim dayanır?

Krystal Kasal

Fizika üzrə magistr dərəcəsi olan sərbəst elm yazıçısı. Beş illik klinik tədqiqat və fizika təhsili təcrübəsi. Elmi ünsiyyətçi. Tam profil →

Qeb Klark

İngilis dili üzrə magistr dərəcəsi, 2021-ci ildən bəri mətn redaktoru, ali təhsil və səhiyyə sahəsində təcrübəyə malikdir. Etibarlı elm xəbərlərinə həsr olunub. Tam profil →

Robert Egan

Riyazi biologiya üzrə bakalavr, yaradıcı yazı üzrə magistr dərəcəsi. Elm və dilə dair unikal perspektivləri olan çox səyahət etmişəm. Tam profil →