Un equipo de científicos de Alemania, Suecia y China ha descubierto un nuevo fenómeno físico: estructuras trenzadas complejas hechas de pequeños vórtices magnéticos conocidos como skyrmions. Los Skyrmions se detectaron por primera vez de forma experimental hace poco más de una década y desde entonces han sido objeto de numerososestudios, además de proporcionar una posible base para conceptos innovadores en el procesamiento de la información que ofrecen un mejor rendimiento y un menor consumo de energía. Además, los skyrmions influyen en las propiedades magnetorresistivas y termodinámicas de un material. El descubrimiento, por lo tanto, tiene relevancia tanto para la investigación aplicada como para la básica.
Las cuerdas, hilos y estructuras trenzadas se pueden ver en todas partes en la vida cotidiana, desde cordones de zapatos hasta jerseys de lana, desde trenzas en el cabello de un niño hasta los cables de acero trenzados que se utilizan para sostener innumerables puentes. Estas estructuras también se ven comúnmente en la naturalezay puede, por ejemplo, dar a las fibras vegetales resistencia a la tracción o a la flexión. Los físicos de Forschungszentrum Jülich, junto con colegas de Estocolmo y Hefei, han descubierto que tales estructuras existen a nanoescala en aleaciones de hierro y germanio metaloide.
Cada una de estas nanocuerdas está formada por varios skyrmions que están trenzados entre sí en mayor o menor medida, como las hebras de una cuerda. Cada skyrmion en sí mismo consta de momentos magnéticos que apuntan en diferentes direcciones y juntos toman la forma de un alargadovórtice diminuto. Una hebra de skyrmion individual tiene un diámetro de menos de un micrómetro. La longitud de las estructuras magnéticas está limitada solo por el grosor de la muestra; se extienden desde una superficie de la muestra a la superficie opuesta.
Estudios anteriores realizados por otros científicos habían demostrado que tales filamentos son en gran parte lineales y casi en forma de varilla. Sin embargo, las investigaciones de microscopía de ultra alta resolución llevadas a cabo en el Ernst Ruska-Center en Jülich, los estudios teóricos del Instituto Peter Grünberg de Jülich han revelado unimagen más variada: los hilos pueden, de hecho, retorcerse juntos en diversos grados. Según los investigadores, estas formas complejas estabilizan las estructuras magnéticas, haciéndolas particularmente interesantes para su uso en una variedad de aplicaciones.
"Las matemáticas contienen una gran variedad de estas estructuras. Ahora sabemos que este conocimiento teórico puede traducirse en fenómenos físicos reales", se complace en informar al físico de Jülich Dr. Nikolai Kiselev. "Estos tipos de estructuras dentro de los sólidos magnéticos sugiereny propiedades magnéticas. Sin embargo, se necesita más investigación para verificar esto ".
Para explicar la discrepancia entre estos estudios y los anteriores, el investigador señala que los análisis con microscopio electrónico de ultra alta resolución no proporcionan simplemente una imagen de la muestra, como en el caso de, por ejemplo, un microscopio óptico.Esto se debe a que los fenómenos de la mecánica cuántica entran en juego cuando los electrones de alta energía interactúan con los de la muestra.
"Es bastante factible que otros investigadores también hayan visto estas estructuras bajo el microscopio, pero no hayan podido interpretarlas. Esto se debe a que no es posible determinar directamente la distribución de direcciones de magnetización en la muestra a partir de los datos obtenidos.En cambio, es necesario crear un modelo teórico de la muestra y generar una especie de imagen de microscopio electrónico a partir de ella ", explica Kiselev." Si las imágenes teóricas y experimentales coinciden, se puede concluir que el modelo es capaz de representar la realidad."En análisis de ultra alta resolución de este tipo, Forschungszentrum Jülich con su Ernst Ruska-Center cuenta como una de las instituciones líderes en todo el mundo.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Forschungszentrum Juelich . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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