Wetenschappers van de universiteiten van Birmingham, Bristol en Colorado, Boulder is een stap dichter bij de ontwikkeling van de volgende generatie apparaten voor gegevensopslag en -verwerking gekomen, met behulp van een opkomende wetenschap genaamd skyrmionics.

Skyrmionics richt zich op het benutten van de eigenschappen van structuren ter grootte van nanometers in magnetische films die skyrmionen worden genoemd. Deze draaien op het oppervlak van de magneet als kleine draaikolken, en wetenschappers geloven dat ze kunnen worden gebruikt om veel grotere hoeveelheden gegevens op te slaan dan momenteel mogelijk is met behulp van bestaande magnetische gegevensopslagtechnieken waarop moderne computers momenteel vertrouwen.

De vorm van deze skyrmion-structuren betekent dat gegevens die erin zijn gecodeerd ook kunnen worden overgedragen met veel minder stroom dan momenteel haalbaar is.

Maar het is een uitdaging gebleken om deze nieuwe structuren zo in te richten dat ze in staat zijn om gegevens op te slaan en over te dragen.

In een nieuwe studie, gepubliceerd in Natuurfysica , het onderzoeksteam van in het VK gevestigde theoretici en in de VS gevestigde experimentatoren heeft een manier aangetoond om meerdere skyrmions samen te voegen in structuren die ze 'skyrmion bags' noemen, waardoor een veel grotere hoeveelheid informatie in skyrmion-systemen kan worden opgeslagen.

"De uitdaging om onze dataopslag te verbeteren wordt steeds urgenter, " legt Mark Dennis uit, Hoogleraar theoretische fysica aan de Universiteit van Birmingham en hoofdauteur van de studie. "We zullen nieuwe technologische benaderingen nodig hebben om de hoeveelheid gegevens die we op onze computers willen opslaan te vergroten, telefoons en andere apparaten, en skyrmion-tassen kunnen hier een route naar zijn. In plaats van treinen van enkele skyrmionen te gebruiken om binaire bits te coderen, elke skyrmion-tas kan een willekeurig aantal skyrmions bevatten, waardoor het potentieel voor gegevensopslag enorm wordt vergroot."

Het team heeft hun techniek in magnetische apparaten gemodelleerd met behulp van computersimulaties, en met succes getest in experimenten met vloeibare kristallen.

"Het is bijzonder opwindend om deze technologie aan het werk te zien in vloeibaar kristal, omdat het nieuwe mogelijkheden opent voor vooruitgang op gebieden zoals beeldschermen, sensoren of zelfs zonnecellen, " voegt co-hoofdauteur toe, Dr. David Foster, aan de Universiteit van Bristol.

Skyrmionen werden oorspronkelijk voorgesteld als een theoretisch model van fundamentele deeltjes door professor Tony Skyrme van de Universiteit van Birmingham in de jaren zestig. Dit onderzoek, gefinancierd door de Leverhulme Trust en het Amerikaanse ministerie van Energie, laat zien hoe puur theoretische ideeën in de natuurkunde kunnen leiden tot innovatieve nieuwe technologieën.