从现在起，电磁波在更好的控制下流动

 
磁气泡，即具有相同磁化强度的位置，形成在大磁晶体的孔之间的“三角”岛(绿色箭头)上。来自克拉科夫的波兰科学院核物理研究所的研究人员建立了一个模型，该模型首次可以精确预测此类气泡磁化强度的变化。信誉：IFJ PAN更快的处理器甚至更小的尺寸?无论电子器件还是自旋电子器件都无法应对性能或小型化的问题，强磁技术都应运而生。但是在那之前，科学家们必须学习如何精确地模拟通过镁磁晶体的电磁波流。在克拉科夫的波兰科学院核物理研究所，朝着这个方向迈出了重要一步。
有人可以争辩说，奶酪中的孔洞数量是否与其质量有关。处理高磁材料的物理学家没有这样的难题：材料中的孔越多，其磁性能变得越有趣，但从根本上讲起来就更难于描述和建模。在《科学报告》发表的一篇文章中，来自克拉科夫的波兰科学院核物理研究所(IFJ PAN)的一组实验和理论物理学家提出了一种新的，经过实验验证的模型，这首次使我们有可能可以非常精确地模拟镁磁晶体的磁特性的局部变化。在这个奇特的名字之下是隐藏的，薄的多层金属结构，其中包含规则的网格，网格的大小越来越大，或多或少是连续的。基于克拉科夫的分析还表明，在大铁晶体中发生的磁性现象比以前预测的要复杂。
“只有规则的圆孔网格的多层金属结构才被研究，并不是没有问题。问题在于，这种孔眼网络极大地改变了系统的磁性，特别是改变了电磁波在系统中的传播方式。 “这种现象变得如此复杂，以至于到目前为止，没有人能够很好地描述或模拟它们。” Michal Krupinski博士(IFJ PAN)说。
电子学是通过流过系统的电子的电荷来处理信息。自旋电子学被认为是电子学的后继者，它也使用电子流，但不关注其电荷，而是自旋(换句话说：磁性)。在这两个领域的背景下，强磁技术从根本上区别了自己。大型设备中没有组织化的媒体流。流经系统的是电磁波。
通过与体育界的类比，更容易理解这些区域之间的差异。当体育场注满或倒空时，人流在其中流动。如果电子设备在这里工作，它将注意进入和离开体育场的人数。自旋电子学也将观察人的运动，但是它将对浅色或深色头发的人的运动感兴趣。用这种比喻，强磁学可以处理墨西哥海浪的流动。尽管没有人从他的座位上移开，但像这样的波浪仍然可以绕过整个体育场。
来自克拉科夫的物理学家使用柏林弗莱大学的迈克尔·吉尔西格教授发明的方法，并由克鲁普斯基斯基在IFJ PAN中开发了这种方法，生产出了它们的镁铁晶体。第一步是将聚苯乙烯纳米粒子涂在非磁性基材(例如硅)上。这些领域是自组织的，可以根据情况以不同的方式进行。然后，将覆盖有序球体的基板在真空室内进行等离子体的作用，以受控方式减小球体的直径。然后将一层合适的金属薄层一层又一层地施加到如此制备的样品上。涂完所有层后，用有机溶剂洗涤材料以除去球体。最终结果是一个类似于或多或少密实的筛子的周期性结构，永久性地粘结到硅基板上(潜在地它不需要是刚性的，IFJ PAN的团队也可以在例如柔性聚合物基板上形成类似的结构)。
Krupinski博士说：“我们研究的系统由20个钴和钯的交替层组成。它们是非常薄的结构。它们的厚度只有12纳米，相当于约120个原子。”
根据孔的大小，在它们的接触点之间形成形状类似于三角形的较大或较小的区域。这些区域内的原子可以以相同的方式磁化，形成所谓的磁泡。这些气泡可用于存储信息，其磁化强度的变化允许电磁波在系统中传播。
该理论模型是在Pawel Sobieszczyk博士的指导下在IFJ PAN中建立的，该模型描述了发生在尺寸为2 x 2微米的晶体中的磁性现象。在微观世界的规模上，这些维度是巨大的：原子数量如此之大，以至于不再可能模拟单个原子的行为。但是，由于相互的磁相互作用，相邻原子的磁矩通常沿几乎相同的方向取向。该观察结果使原子可以分组为小体积(体素)，可以将其视为单个对象。该过程从根本上降低了模型的计算复杂度，并使得有可能进行数值模拟，这是由位于克拉科夫的Cyfronet AGH科学技术大学学术计算机中心进行的。
Sobieszczyk博士说：“成功的关键是将真实的镁质晶体中发现的缺陷纳入模型中，”首先，真实的结构从来都不是完美的晶体。它们通常是许多晶体的簇，称为晶体。根据尺寸和形状，微晶可能具有不同的磁性，此外，系统中可能会出现化学污染物，它们会导致材料的某些区域失去磁性，最后，各个金属层的位置可能更厚或更薄我们的模型之所以如此精确，是因为它考虑了所有这些影响。”
这里介绍的模型预测了一个有趣的，迄今未发现的现象的存在。当两个相邻的气泡反向磁化时，它们之间原子的磁矩可以通过平行于层平面或垂直旋转来更改其方向。然后在气泡之间创建一种墙，在第一种情况下称为Bloch墙，在第二种情况下称为Néel墙。到现在为止，假定在给定的强磁晶体中只能发现一种壁。由IFJ PAN的物理学家开发的模型表明，两种类型的磁壁都可以出现在同一晶体中。
Magnonics才刚刚起步。通往更复杂，更小，更快，逻辑结构可以根据需要重新编程的处理器的路途还很遥远。能够检测少量物质的磁能存储器和创新型传感器似乎更加现实。了解导致镁磁晶体磁性的机理以及电磁波流动的方式使我们更接近于此类设备。这是重要的一步，此后肯定会来。