文|陈根
3D纳米网络在光子学、生物医学和自旋电子学方面有着广泛的应用。三维磁性纳米架构可以实现超高速、低能耗的数据存储设备。近日,维也纳大学的研究人员设计出了第一个承载非结合磁电荷的三维人工自旋冰晶格,有望促成3D磁性纳米网络成为新一代存储技术。
在新的晶格中,磁单极子在室温下可以保持稳定,并且可以由外部磁场按需引导。在此之前,科学家们在一类被称为自旋冰的磁性材料中观察到了新兴的磁单极。然而,原子尺度和其稳定性所需的低温限制了其可控性。
由此形成了二维人工自旋冰的发展,其中单原子矩被排列在不同格子上的磁性纳米片所取代。然而,当材料被限制在一个平面上时,它就不可能获得获得相同的物理特性。因此,科学家们一直在致力于将其扩展到三维几何结构上。
这一次,在维也纳大学博士的带领下,研究人员们开发出了第一个三维人造自旋冰晶格,并利用微电磁模拟研究了这种新晶格的优点。在这里,平坦的二维纳米片被磁性旋转椭圆体所取代,并使用了高对称性的三维晶格。
此外,该晶格结合了原子和二维人造自旋冰的优点。实验中,一个磁单极通过施加外部磁场在晶格中传播,证明了其作为信息载体在三维磁纳米网络中的应用。而且利用新晶格中的第三维和高对称性可以解除磁单极的束缚,并能够在所需的方向上移动它们,跟真正的电子相差无几。
该研究中,单极子能够在室温及以上的条件保持稳定,未来,其或为新一代三维存储技术奠定基础,且有望促成3D磁性纳米网络成为新一代存储技术。
