通常，电子电荷用于在基于电子的设备中存储和处理信息。
合成反铁磁体中的三维磁性斯格明子管（插图/©：Mona Bhukta）
在自旋电子学中，重点是磁矩或磁涡旋，即所谓的斯格明子——目标是更小、更快、更可持续的计算机。为了进一步提高存储密度，斯格明子未来不仅是二维的，还将征服三维。美因茨约翰内斯古腾堡大学 （JGU） 物理研究所的研究人员现已成功在合成反铁磁体中制造了三维斯格明子，即所谓的混合斯格明子管，并首次证明这些斯格明子管的运动方式与二维斯格明子不同。
“T维斯格明子对量子计算和类脑计算等都感兴趣——在这里，三维产生的更高存储密度至关重要，”Mathias Kläui 的研究小组教授 Mona Bhukta 说。研究结果于9月26日发表在科学期刊《自然通讯》上。
斯格明子运动的差异可用于存储信息
尽管斯格明子是磁涡，但它们的行为类似于粒子。这意味着，除其他外，它们可以通过电流移动。斯格明子通常是在薄磁层中产生的，因此是在二维空间中产生的;第一个三维斯格明子管已经被检测到。然而，这些 3D 斯格明子是均匀扭曲的，这被称为均匀手性。这意味着它们在二维空间中的移动方式与斯格明子相同，并且不为数据存储提供附加值，因为它们的信息可以在单个平面上表示。
“我们现在已经能够在合成反铁磁体中制造斯格明子管——即薄膜使用磁化向外抵消的标准沉积方法——并首次证明这些斯格明子管在二维空间中的移动方式与斯格明子完全不同，”Bhukta 说。
其原因在于新斯格明子管的结构：与以前创建的斯格明子管不同，它们不是均匀扭曲的，而是不均匀的。这导致——简单地说——它们的移动方式与在 2D 系统中不同。这些运动的差异可以用于信息存储，从而为数据存储开辟第三个维度。
新型斯格明子管在JGU制造，其三维结构在于立希研究中心进行了验证。 BESSY II（柏林亥姆霍兹材料与能源中心）和瑞士维利根保罗谢勒研究所的瑞士光源的同步加速器源被用来研究斯格明子管的运动。
除其他外，这些结果对于所谓的类脑计算很重要：数据不是通过数字电子设备进行处理，而是通过神经元（即神经细胞和突触）进行处理，目标是为复杂的任务创建更强大、更节能和更灵活的系统。
“三维斯格明子使我们能够更好地模仿神经元，”Bhukta 说。“进入三维空间在量子计算中也至关重要。”