| Аннотация |
Наноструктуры представляют большой интерес не только с точки зрения их практического применения, но и в связи с тем, что они являются мезоскопическими объектами и выступают в качестве связующего звена между микромиром и макромиром, и на сегодняшний день их рассматривают как новую фазу вещества отличную от твердого, жидкого и газообразного.
Одним из ярких примеров наноразмерных структур является существование топологических спиновых текстур, которые наблюдаются в нецентросимметричных магнитных материалах. В качестве этих топологических спиновых текстур выступают доменные стенки и магнитные скирмионы. Теоретическое предсказание существования магнитных скирмионов, как метастабильных конфигураций локальной намагниченности в ферромагнитных плёнках, появилось около полувека назад. Однако не так давно были получены первые экспериментальные подтверждения реализации магнитных скирмионов в реальных соединениях. С тех пор число соединений и структур, в которых наблюдаются различные топологические конфигурации локальной намагниченности, стремительно растёт. Исследовательский интерес к магнитным скирмионам, помимо чисто академического, также связан с перспективами их технологического применения в качестве элементов новых устройств компьютерной памяти, арифметико-логических устройств, искусственных нейронных сетей и т.д.
Прогресс, достигнутый в развитии вычислительных возможностей современных компьютеров и электронных устройств, в значительной степени связан с разработкой технологий магнитной памяти. В последние годы были предложены новые принципы организации памяти, внедрение которых может привести к качественному скачку в достижении высокой плотности записи и быстроты обмена информацией. Это так называемая трековая память, когда информация записывается в виде последовательности магнитных доменов, движущихся по наноразмерной проволоке под действием коротких импульсов спин-поляризованного тока. Магнитные скирмионы, представляющие собой локализованные спиновые структуры с топологическим зарядом, благодаря малым размерам и высокой подвижности являются одними из наиболее перспективных систем для создания сверхплотной и сверхбыстрой магнитной памяти. Для их использования в качестве элементов памяти важна информация об устойчивости скирмионных состояний, особенно в случае, когда собственные размеры скирмионов сравнимы с характерными расстояниями между ними или размером области их локализации. Большую роль играет и взаимодействие скирмионов с дефектами структуры и примесями, которые невозможно исключить на наномасштабе. Вместе с тем искусственно введенные дефекты могут использоваться для рождения, аннигиляции и управления динамическими свойствами скирмионов в устройствах магнитной памяти.
Исследование большинства физических свойств магнитных наноструктур со скирмионами вызвало оживленную дискуссию. Многие экспериментальные и теоретические результаты противоречивы. Очевидно, что противоречивость этих результатов делает еще более запутанной картину магнитных свойств. Без детального знания физических свойств и закономерностей, происходящих в наноструктурах, не может быть и речи об их использовании в современной микро-, наноэлектронике и спинтронике.
Все эти проблемы делают исследования моделей реальных магнитных наноструктур со скирмионами важным и актуальным. Поэтому данный проект направлен на решение фундаментальных проблем физики магнитных явлений, микромагнетизма и статистической физики магнитных наноструктур, в которых возможны образование конфигураций скирмионов. Запланированные в рамках проекта исследования позволят получить ответы не только на вопросы фундаментального характера, но и на вопросы о конкретных свойствах большого количества реальных магнитных наноструктур, имеющих важное значение для практического применения.
Наш проект направлен на решение вопросов рождения, движения, управления и аннигиляции скирмионов с использованием высокоэффективного пакета микромагнитного моделирования MuMax3.
|
| Приоритеты научно-технического развития |
а) переход к передовым технологиям проектирования и создания высокотехнологичной продукции, основанным на применении интеллектуальных производственных решений, роботизированных и высокопроизводительных вычислительных систем, новых материалов и химических соединений, результатов обработки больших объемов данных, технологий машинного обучения и искусственного интеллекта;
|
