自旋的最佳方法是使用微小的条形磁铁

可以在许多磁性材料中产生被称为“天空粒子”的纳米级旋涡。PSI的研究人员首次设法创建和识别具有独特特性的反铁磁天体：其中的关键元素以相反的方向排列。科学家已经成功地使用中子散射将这种现象形象化了。他们的发现是开发潜在的新应用程序(例如更高效的计算机)的重要一步。研究的结果今天发表在《自然》杂志上。

材料是否具有磁性取决于其原子的自旋。认为自旋的最佳方法是使用微小的条形磁铁。在原子在晶格中具有固定位置的晶体结构中，这些自旋可以纵横交错排列，也可以像罗马军团的长矛一样全部平行排列，具体取决于单个材料及其状态。

在某些条件下，有可能在自旋军团内部产生微小的涡旋。这些被称为skyrmions。科学家们特别对作为未来技术(例如更有效的数据存储和传输)中的关键组成部分的天体离子感兴趣。例如，它们可以用作存储位：skyrmion可以表示数字1，而其不存在则表示数字0。由于天文粒子明显小于常规存储介质中使用的位，因此数据密度要高得多，并且可能还具有更高的能源效率，同时读取和写入操作也将更快。因此，Skyrmions在经典数据处理和尖端量子计算中都可能有用。

该应用程序另一个有趣的方面是，通过施加电流，可以在许多材料中创建和控制天蝎子。PSI研究小组负责人Oksana Zaharko解释说：“但是，对于现有的Skyrmion，将其从A移至B是非常棘手的，因为它们的固有属性倾向于偏离直线路径。”

Zaharko博士和她的团队与其他机构的研究人员合作，创造了一种新型的天rm，并展示了一个独特的特征：在内部，关键的自旋以彼此相反的方向排列。因此，研究人员将他们的天rm描述为反铁磁性。

扎哈科评论说：“反铁磁天体的主要优点之一是它们易于控制：如果施加电流，它们沿一条简单的直线运动。” 这是一个主要优点：对于适合实际应用的天蝎子，必须可以有选择地操纵和定位它们。

科学家通过用定制的反铁磁晶体制造它们来创造了新型的天蝎子。Zaharko解释说：“反铁磁意味着相邻的自旋呈反平行排列，换句话说，一个自旋指向上方，另一个自旋指向下方。因此最初观察到的是我们随后在各个天体中识别出的材料的特性。”

在反铁磁性天生粒子成熟到足以用于技术应用之前，还需要采取几个步骤：PSI研究人员必须将晶体冷却至负272摄氏度左右，并施加3特斯拉的超强磁场-大约是地球磁场强度的100,000倍领域。

中子散射使天体可视化

而且研究人员还没有创造出单独的反铁磁性天生离子。为了验证微小的涡旋，科学家正在PSI使用瑞士散裂中子源SINQ。Zaharko解释说：“如果我们在特定材料中以规则模式放置大量的中空子，就可以使用中子散射来可视化它们。”

但是这位科学家很乐观：“以我的经验，如果我们设法以规则的方式制造天rm，那么很快就会有人设法单独制造这种天rm。”

研究界的普遍共识是，一旦可以在室温下产生单个反铁磁天文离子，那么实际应用就不会遥不可及。

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