新发现的磁性状态有望为绿色IT提供解决方案

倾斜的磁螺旋和垂直磁场中的磁斯格明子。图片来源：代尔夫特理工大学

磁斯格明子又称磁漩涡，这种材料能够将低能耗与高速计算能力和高密度数据存储相结合，从而彻底改变信息技术。代尔夫特理工大学的一个团队与格罗宁根大学和广岛大学合作，发现了一种与磁斯格明子有关，但完全令人意想不到的磁状态。这些发现在未来的IT应用开辟了创建和操纵复杂磁结构的新方法。

磁斯格明子是一种准粒子或者说是一种磁性漩涡，一旦产生，就会非常稳定并且不会坍塌。此外，磁斯格明子很小，可以几乎不受阻碍地穿过材料，它的穿越方式就像海啸穿越海洋一样。这些独特的特性使磁斯格明子成为绿色IT应用的基石，例如应用在没有任何移动部件的高密度硬盘。自大约10年前，磁斯格明子首次被发现以来，人们便发现它是无处不在。近年来，物理学家们发现了新型的磁斯格明子，以及基质磁斯格明子的新材料类。由于这些系统都显示出相同的通用行为，因此被认为是可以通用的。

然而，现在由代尔夫特理工大学领导的实验和理论物理学家的国际合作发现了磁斯格明子的一种全新的状态，它不适合通用方案，可能被用来控制磁斯格明子。代尔夫特理工大学的Katia Pappas说：“这种状态在高磁场和低温的影响下出现，包括我们在内的任何人都没想到会在那里找到它。”

研究人员通过使用中子散射，磁化和交流磁化率测量获得了这一新阶段的实验证实。首先在法国的LéonBrillouin实验室进行小角度中子散射，最后在美国的橡树岭国家实验室进行测试，并得到了关键的证据。当磁场增加和磁场沿着磁场排列的磁螺旋离开它时，它的微观结构发生了变化。Pappas说：“这是非常出乎意料的，当它的质量或重力增加时，就好像一个在停地上的球开始悬浮。”

由Hiroshima和Groningen小组提供的这一令人惊讶的结果的理论解释是基于磁螺旋对相对论起源的弱相互作用的强烈敏感性。因此，相对弱相互作用的平衡轻微变化可能对这些手性磁体的磁性产生重大影响。

这些研究结果发表在Science Advances上，为开发和操作复杂的磁性结构开辟了新的方法，并有可能将这些磁性结构应用于绿色IT方面。