Γιατί τα skyrmions θα μπορούσαν να έχουν πολλά κοινά με γυαλί και υψηλής θερμοκρασίας superconductors

Τα Skyrmions, μικροσκοπικά υδρομασάζ από μαγνητικές στιγμές, έχουν προσελκύσει πρόσφατα μεγάλη προσοχή λόγω των πιθανών εφαρμογών τους στην Spintronics και σε άλλους τομείς της φυσικής. Παραδόξως, τα Skyrmions μοιράζονται μερικές θεμελιώδεις ομοιότητες με δύο φαινομενικά άσχετα φαινόμενα:γυαλί και υπεροκυκτικά υαλοπίνακες. Σε αυτή τη συζήτηση, θα διερευνήσουμε αυτές τις απροσδόκητες συνδέσεις και θα αποκτήσουμε μια βαθύτερη κατανόηση της συναρπαστικής συμπεριφοράς των Skyrmions.

1. Τοπολογικά ελαττώματα :

Τα Skyrmions, όπως και τα τοπολογικά ελαττώματα που βρίσκονται σε γυαλί και υπεραγωγούς υψηλής θερμοκρασίας, είναι σταθερές διαμορφώσεις που προκύπτουν από τις υποκείμενες συμμετρίες του συστήματος. Στην περίπτωση των Skyrmions, είναι τοπολογικά ελαττώματα στην υφή περιστροφής, ενώ σε γυαλί, είναι ελαττώματα στην ατομική δομή και σε υπεραγωγοί, είναι ελαττώματα στην ηλεκτρονική λειτουργία κύματος.

2. απογοήτευση και ανταγωνισμός :

Ο σχηματισμός των skyrmions συχνά οδηγείται από απογοήτευση και ανταγωνιστικές αλληλεπιδράσεις μέσα στο μαγνητικό σύστημα. Αυτή η απογοήτευση προκύπτει όταν οι περιστροφές τείνουν να ευθυγραμμίζονται προς διαφορετικές κατευθύνσεις, οδηγώντας σε μια πολύπλοκη διάταξη μαγνητικών στιγμών. Ομοίως, σε γυαλί, προκύπτει απογοήτευση λόγω της αδυναμίας των ατόμων να βρεθεί μια τέλεια κρυσταλλική διάταξη, με αποτέλεσμα τη διαταραγμένη δομή χαρακτηριστική του γυαλιού. Σε υπεραγωγούς υψηλής θερμοκρασίας, οι ανταγωνιστικές αλληλεπιδράσεις μεταξύ των ηλεκτρονίων μπορούν επίσης να οδηγήσουν σε απογοήτευση, επηρεάζοντας το σχηματισμό ζευγών Cooper και της υπεραγωγικής κατάστασης.

3. Αναδυόμενες ιδιότητες :

Οι Skyrmions, όπως οι Superconductors από γυαλί και υψηλής θερμοκρασίας, παρουσιάζουν αναδυόμενες ιδιότητες που προκύπτουν από τη συλλογική συμπεριφορά των ψηφοφόρων τους. Τα Skyrmions μπορούν να παρουσιάσουν μοναδικές μεταφορές και μαγνητικές ιδιότητες λόγω της τοπολογικής τους φύσης και των αλληλεπιδράσεων. Στο γυαλί, αναδυόμενες ιδιότητες όπως η αργή χαλάρωση και το υψηλό ιξώδες προκύπτουν από τη συνεταιριστική κίνηση των ατόμων μέσα στην διαταραγμένη δομή. Οι υπεραγωγοί υψηλής θερμοκρασίας εμφανίζουν αναδυόμενες ιδιότητες όπως η μηδενική ηλεκτρική αντίσταση και το φαινόμενο Meissner, το οποίο προκύπτει από τη συλλογική συμπεριφορά των ηλεκτρονίων.

4. καθολικότητα και μεταβάσεις φάσης :

Τα Skyrmions, Glass και Superconductors υψηλής θερμοκρασίας παρουσιάζουν ορισμένα καθολικά χαρακτηριστικά και υποβάλλονται σε μεταβάσεις φάσης που μοιράζονται κοινά χαρακτηριστικά. Για παράδειγμα, τα skyrmions μπορούν να υποβληθούν σε μεταβάσεις φάσης από παραμαγνητική κατάσταση σε κατάσταση πλέγματος Skyrmion, παρόμοια με τον τρόπο με τον οποίο το γυαλί υφίσταται μετάβαση από μια υγρή κατάσταση σε μια σταθερή γυάλινη κατάσταση. Οι υπεραγωγοί υψηλής θερμοκρασίας υποβάλλονται επίσης σε μεταβάσεις φάσης, όπως η μετάβαση από μια κανονική μεταλλική κατάσταση σε μια υπεραγωγική κατάσταση.

5. Πιθανές εφαρμογές :

Η παρουσία τοπολογικών ελαττωμάτων και αναδυόμενων ιδιοτήτων σε Skyrmions, Glass και Superconductors υψηλής θερμοκρασίας έχει ανοίξει συναρπαστικές οδούς για τεχνολογικές εφαρμογές. Οι Skyrmions έχουν υπόσχεση για μελλοντικές συσκευές spintronic, ενώ το Glass βρίσκει ευρεία χρήση σε διάφορες βιομηχανίες και οι υπεραγωγοί υψηλής θερμοκρασίας έχουν πιθανές εφαρμογές σε ενεργειακά αποδοτική μετάδοση ισχύος και ιατρική απεικόνιση.

Συμπερασματικά, τα Skyrmions, Glass και Superconductors υψηλής θερμοκρασίας, παρά το γεγονός ότι φαίνεται να είναι πολύ διαφορετικά φαινόμενα, μοιράζονται ορισμένες θεμελιώδεις ομοιότητες όσον αφορά τα τοπολογικά ελαττώματα, την απογοήτευση και τις ανταγωνιστικές αλληλεπιδράσεις, τις αναδυόμενες ιδιότητες, την καθολικότητα και τις μεταβάσεις φάσης και τις πιθανές εφαρμογές. Η κατανόηση αυτών των συνδέσεων παρέχει πολύτιμες γνώσεις για τη σύνθετη συμπεριφορά αυτών των συστημάτων και προσφέρει μια βαθύτερη εκτίμηση για τον πλούτο της φυσικής.