جائنٹ اسکائرمین ٹوپولوجیکل ہال اثر کمرے کے درجہ حرارت پر دو جہتی فیرو میگنیٹک کرسٹل میں ظاہر ہوتا ہے - فزکس ورلڈ

چین میں محققین نے دو جہتی مواد میں وشال اسکائرمین ٹوپولاجیکل ہال اثر کے نام سے جانا جاتا ایک رجحان تیار کیا ہے جو اس کے ذمہ دار اسکائرمینوں کو جوڑ توڑ کرنے کے لئے صرف تھوڑی مقدار میں کرنٹ استعمال کرتا ہے۔ یہ دریافت، جس کا مشاہدہ ہوبی میں ہوازہونگ یونیورسٹی آف سائنس اینڈ ٹیکنالوجی کی ایک ٹیم نے 2022 میں دریافت ہونے والے ایک فیرو میگنیٹک کرسٹل میں کیا تھا، یہ ایک الیکٹرانک اسپن کے تعامل کی بدولت سامنے آئی ہے جو اسکائرمینز کو مستحکم کرنے کے لیے جانا جاتا ہے۔ چونکہ یہ اثر کمرے کے درجہ حرارت سمیت وسیع درجہ حرارت پر ظاہر تھا، اس لیے یہ دو جہتی ٹاپولوجیکل اور اسپنٹرونک آلات جیسے کہ ریس ٹریک میموری، لاجک گیٹس اور اسپن نینو آسکیلیٹر تیار کرنے کے لیے کارآمد ثابت ہو سکتا ہے۔

Skyrmions ایک بھنور کی طرح کی ساخت کے ساتھ quasiparticles ہیں، اور یہ بہت سے مواد میں موجود ہیں، خاص طور پر مقناطیسی پتلی فلموں اور کثیر پرتوں میں۔ وہ بیرونی ہنگاموں کے لیے مضبوط ہیں، اور صرف دسیوں نینو میٹرز پر، یہ آج کی ہارڈ ڈسک میں ڈیٹا کو انکوڈ کرنے کے لیے استعمال ہونے والے مقناطیسی ڈومینز سے بہت چھوٹے ہیں۔ یہ انہیں مستقبل کے ڈیٹا اسٹوریج ٹیکنالوجیز جیسے "ریس ٹریک" یادوں کے لیے مثالی عمارت بناتا ہے۔

Skyrmions کو عام طور پر ہال اثر میں غیر معمولی خصوصیات (مثال کے طور پر، غیر معمولی مزاحمتی صلاحیت) کو دیکھ کر کسی مواد میں شناخت کیا جا سکتا ہے، جو اس وقت ہوتا ہے جب الیکٹران لاگو مقناطیسی فیلڈ کی موجودگی میں کنڈکٹر کے ذریعے بہتے ہیں۔ مقناطیسی میدان الیکٹرانوں پر ایک طرف کی طاقت کا استعمال کرتا ہے، جس کے نتیجے میں کنڈکٹر میں وولٹیج کا فرق ہوتا ہے جو فیلڈ کی طاقت کے متناسب ہوتا ہے۔ اگر کنڈکٹر کا اندرونی مقناطیسی میدان یا مقناطیسی اسپن کی ساخت ہے، جیسا کہ اسکائرمین کرتا ہے، تو یہ الیکٹرانوں کو بھی متاثر کرتا ہے۔ ان حالات میں، ہال اثر اسکائرمین ٹوپولاجیکل ہال اثر (THE) کے نام سے جانا جاتا ہے۔

دو جہتی (2D) اسپنٹرونک آلات کے پلیٹ فارم کے طور پر کارآمد ہونے کے لیے کواس پارٹیکلز کے لیے، ایک بڑا THE انتہائی مطلوبہ ہے، لیکن اسکائرمینز کو درجہ حرارت کی ایک وسیع رینج پر مستحکم اور چھوٹے برقی کرنٹ کا استعمال کرتے ہوئے آسانی سے جوڑ توڑ کرنے کی ضرورت ہے۔ ٹیم لیڈر کا کہنا ہے کہ اب تک، ان تمام خصوصیات کے ساتھ اسکائرمین بنانا مشکل تھا۔ ہیکسن چانگ.

وہ بتاتا ہے کہ "زیادہ سے زیادہ معلوم اسکائرمینز اور THE کمرے کے درجہ حرارت سے نیچے یا اس سے اوپر کی ایک تنگ درجہ حرارت والی کھڑکی میں مستحکم ہوتے ہیں اور ان کے لیے کرنٹ کی انتہائی اہم ہیرا پھیری کی ضرورت ہوتی ہے۔" طبیعیات کی دنیا. "کمرے کے درجہ حرارت تک وسیع درجہ حرارت کی کھڑکی اور اسکائرمین ہیرا پھیری کے لیے ایک کم کریٹیکل کرنٹ، خاص طور پر الیکٹرانک اور اسپنٹرونک انضمام کے لیے موزوں 2D سسٹمز میں، دونوں کے ساتھ ایک بڑی THE حاصل کرنا اب بھی مضحکہ خیز اور بہت مشکل ہے۔"

مضبوط 2D اسکائرمین THE

چانگ اور ساتھی اب ایک 2D اسکائرمین کی اطلاع دے رہے ہیں جو لگتا ہے کہ بل کے مطابق ہے۔ نہ صرف وہ مشاہدہ کرتا ہے جو درجہ حرارت کے تین آرڈرز پر محیط درجہ حرارت کی کھڑکی پر مضبوط رہتا ہے، بلکہ یہ بہت بڑا بھی ہے، جس کی پیمائش 5.4 K پر 10 µΩ·cm اور 0.15 K پر 300 µΩ·cm ہے۔ یہ ایک سے تین آرڈرز کے درمیان ہے۔ پہلے رپورٹ کردہ کمرے کے درجہ حرارت 2D اسکائرمین سسٹمز سے زیادہ شدت۔ اور یہ سب کچھ نہیں ہے: محققین نے پایا کہ ان کے 2D اسکائرمین THE کو تقریباً 6.2×10 کی کم نازک کرنٹ کثافت کے ساتھ کنٹرول کیا جا سکتا ہے۔⁵ اے سی ایم^-2. محققین کا کہنا ہے کہ یہ ان کے تیار کردہ اعلیٰ معیار کے نمونوں کی وجہ سے ممکن ہوا (جن میں باریک کنٹرول کے قابل 2D فیرو میگنیٹزم ہے)، اور ان کے برقی پیمائش کے درست مقداری تجزیوں کی وجہ سے۔

چانگ کا خیال ہے کہ ٹیم کا کام کمرے کے درجہ حرارت پر برقی طور پر قابو پانے والے 2D THE اور اسکائرمین پر مبنی عملی اسپنٹرونک اور میگنیٹو الیکٹرانک آلات کے لیے راہ ہموار کرتا ہے۔ "کمرے کے درجہ حرارت کا برقی سراغ لگانا اور ٹاپولوجیکل ہال اثر کے ذریعہ اسکائرمینز کی ہیرا پھیری اگلی نسل کے کم طاقت والے اسپنٹرونک آلات کے لئے امید افزا ہیں،" وہ کہتے ہیں۔

جہاں سے اثر آتا ہے۔

ٹیم نے اس مضبوط وشال 2D اسکائرمین کی ممکنہ وجوہات کا بھی جائزہ لیا جس کا انہوں نے مشاہدہ کیا۔ ان کے نظریاتی حسابات کی بنیاد پر، انہوں نے پایا کہ Fe کی قدرتی آکسیکرن₃گا ٹی_2-𝑥 فیرو میگنیٹک کرسٹل جس کا انہوں نے مطالعہ کیا اس نے ایک معروف اسکائرمین کو مستحکم کرنے والے مقناطیسی اثر کو بڑھایا جسے 2D انٹرفیشل ڈیزائیلوشینسکی – موریا تعامل (DMI) کہا جاتا ہے۔ لہذا، Fe کی قدرتی آکسیکرن اور موٹائی کو احتیاط سے کنٹرول کرکے₃گا ٹی_2-𝑥 کرسٹل، انہوں نے ایک قابل اعتماد انٹرفیشل DMI کے ساتھ ایک قابل اعتماد آکسیڈیشن انٹرفیس تشکیل دیا، اور یہ ظاہر کیا کہ وہ وسیع درجہ حرارت کی کھڑکی کے اندر ایک مضبوط 2D اسکائرمین THE پیدا کرنے کے قابل تھے۔ یہ کوئی آسان کام نہیں ہے کیونکہ ضرورت سے زیادہ آکسیڈیشن کرسٹل کی ساخت کو خراب کرنے کا سبب بن سکتی ہے، جبکہ ناکافی آکسیڈیشن ایک بڑے انٹرفیشل ڈی ایم آئی کو بنانا مشکل بنا دیتا ہے۔ دونوں انتہائیں اسکائرمینز کی تشکیل میں رکاوٹ بنتی ہیں اور اس طرح THE۔

کمزور برقی کرنٹ چھوٹے مقناطیسی اسکائرمینز کو ٹریک کرتے ہیں۔

چانگ کہتے ہیں، "ہمارا گروپ 2 سے 2014D کرسٹل میں مقناطیسیت کا مطالعہ کر رہا ہے اور ہم نے بہت سے نئے مقناطیسی کرسٹل تیار کیے ہیں، جن میں اس کام میں مطالعہ کیا گیا ہے۔" "اسکائرمینز اور ٹاپولوجیکل ہال اثر دونوں ہی بہت دلچسپ ٹاپولوجیکل جسمانی مظاہر ہیں جو عام طور پر کچھ مقناطیسی نظاموں میں دیکھے جاتے ہیں، لیکن جن میں عملی استعمال کے لیے بہت سی داخلی حدود ہوتی ہیں۔

"ہم نے یہ مطالعہ روایتی مقناطیسی مواد میں ان حدود کو آزمانے اور ان پر قابو پانے کے لیے کیا۔"

محققین کا کہنا ہے کہ ان کا کام، جس کی تفصیل میں ہے۔ چینی طبیعیات کے خطوط، 2D فیرو میگنیٹک کرسٹل میں اسپن ٹرانسپورٹ کنٹرول کے لئے 2D DMI کو ٹیوننگ کرنے کے لئے ایک عمومی طریقہ کار کی قیادت کر سکتا ہے۔ چانگ کا کہنا ہے کہ "یہ یہ بھی ثابت کرتا ہے کہ آکسیڈیشن کا استعمال ایک بڑے 2D کو دلانے کے لیے کیا جا سکتا ہے جو کہ ہیوی میٹل اور دیگر نام نہاد مضبوط اسپن مدار کپلنگ مرکبات سے کہیں زیادہ بہتر ہے جو روایتی طور پر استعمال کیے جاتے ہیں۔"

ہوازونگ ٹیم اب تیز رفتار اور زیادہ کثافت والے ڈیٹا سٹوریج، منطق کے آپریشن اور جسے محققین "نیا تصور کوانٹم کمپیوٹیشن" کہتے ہیں کے لیے اپنے 2D اسکائرمین سسٹمز کی بنیاد پر ریس ٹریک میموریز اور لاجک گیٹ ڈیوائسز بنانے پر غور کر رہا ہے۔

• SEO سے چلنے والا مواد اور PR کی تقسیم۔ آج ہی بڑھا دیں۔
• پلیٹو ڈیٹا ڈاٹ نیٹ ورک ورٹیکل جنریٹو اے آئی۔ اپنے آپ کو بااختیار بنائیں۔ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
• پلیٹوآئ اسٹریم۔ ویب 3 انٹیلی جنس۔ علم میں اضافہ۔ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
• پلیٹو ای ایس جی۔ کاربن، کلین ٹیک، توانائی ، ماحولیات، شمسی، ویسٹ مینجمنٹ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
• پلیٹو ہیلتھ۔ بائیوٹیک اینڈ کلینیکل ٹرائلز انٹیلی جنس۔ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
• ماخذ: https://physicsworld.com/a/giant-skyrmion-topological-hall-effect-appears-in-a-two-dimensional-ferromagnetic-crystal-at-room-temperature/