Cornell Üniversitesi ve California Berkeley Üniversitesi liderliğindeki araştırmacılar ABD ordusu tarafından kısmen olarak finanse edilen bir araştırmanın sonucunda pek çok malzeme sistemi ve fizik fenomenini açıklayabilecek bir keşif yaptı. Araştırma Nature dergisinde yayınlandı.
Kimyada kullandığımız kiralite kavramını anlamak için verilen en klasik örnek bir ayna örneğidir. Elimizin veya ayağımızın ayna görüntüleri üst üste getirildiğinde çakışmaz, iki el birbirinin ayna görüntüsüdür ve bu duruma kiralite denir. Çakıştığı duruma ise akirallik adı verilir. Molekülleri kiral olan bileşiklerden enantiyomer olarak bahsederiz.
Fizikte, manyetik skyrimionlar, teorik olarak tahmin edilen ve yoğun madde sistemlerinde deneysel olarak gözlemlenen quasipartiküllerdir. İsimlerini Tony Skyrme tarafından öne sürülen bir nükleon teorisinden alırlar. Polar skyrmions, dipol olarak bilinen zıt elektrik yüklerinden oluşan dokulardır. Skyrmionlar, manyetik alanlardaki mıknatıs yüzeyindeki nanometre büyüklüğünde girdap benzeri yapılardır. Bunlar, manyetik veri depolama tekniklerinin mevcut kapasitesine kıyasla çok daha fazla miktarda veri depolamak için daha büyük bir potansiyele sahiptir.
Araştırmacılar ilk defa kiralite olarak bilinen olguyu polar skyrmionlarda epey hassas tasarlanmış ve sentezlenmiş, tersine çevrilebilen elektriksel özelliklere sahip yapay malzemede gözlemlediler.
Araştırmacılar skyrmionların sadece yüklü elektronların manyetik spinsleri arasındaki özel etkileşimlerin skyrmionların bükümlü kiral düzenlerini dengelediği manyetik malzemelerde görüneceğini varsaymıştı. Ekip bu durumu elektrikli bir malzemede keşfettiğinde hayretler içinde kaldı.
Ekip 2016 yılında bu çalışmaya ısının malzemeler arasında nasıl hareket ettiğini kontrol etmenin yollarını bulma amacıyla başladılar. Alternatif kurşun titanat katmanları (elektriksel olarak kutupsal, bir ucu pozitif karşı ucu negatif yüklü bir malzeme) ve stronyum titanat katmanlarından (bir yalıtkan) süperlatis olarak bilinen özel bir kristal yapı elde ettiler.
Bilim insanları yapay olarak tasarlalanan kurşun titanat / stronsiyum titanat süperlatisinin elektron mikroskobu transmisyon ölçümlerini aldıklarında ısı ile ilgisi olmayan garip bir şey gördüler: malzemenin her noktasında görülebilen kabarcık benzeri oluşumlar baş gösteriyor. Bu kabarcıkların polar skyrmionlar olduğu anlaşıldı.
Kurşun titanat iyi bilinen bir ferroelektrik malzeme iken kardeş bileşiği olan stronsiyum titanat ise oda sıcaklığında ferroelektrik değildir. Ferroelektrik, malzemenin harici bir elektrik alanın uygulanmasıyla tersine çevrilebilen elektriksel polarizasyona sahip olmasıdır. Araştırmacılar kutupsal olmayan stronsiyum titanat katmanının kutuplu kurşun titanat katmanına yerleştirilen kuvvetlerin kurşun titanattaki kutupsal skyrmion kabarcıklarını ürettiğini keşfetti. Kurşun titanat stronsiyum titanatla çevrelenince kurşun titanat kutup yaratır ve uniform bir şekilde polarize olmak yerine skyrmion gibi polar bir tekstur yaratır.
Polar(kutuplu) skyrmionlar ve bu elektriksel özelliklerin kombinasyonu, özellikle kiralitenin değiştirilebilir olmasıyla Ordu için önemli olan yeni cihazların geliştirilmesine izin veriyor. Eğer bu polar/elektrik skyrmionlar isteğimize göre manipüle edilebilirse hareket ettirilebilir, yazabilir ve veri depolama için silebilirsek bu inanılmaz yeni teknolojiler için bir fırsat olabilir. “Bu çığır açan keşif, gelecekte Ordu ve sanayi için mantık / bellek, algılama, iletişim ve diğer uygulamaları geliştirmek için kullanılabilecek cihaz yapıları geliştirmek için kullanılabilir” diye bahsediyor bu keşiften Pani Varanasi (ABD ordusu araştırma ofisi malzeme bilimi şefi)
KAYNAKÇA VE İLERİ OKUMA:
https://www.sciencetimes.com/articles/19508/20190401/skyrmions-the-new-face-of-computer-data-storage.htm
https://www.arl.army.mil/www/default.cfm
https://www.khanacademy.org/science/organic-chemistry/stereochemistry-topic/chirality-r-s-system/v/introduction-to-chirality
https://www.sciencedaily.com/releases/2019/05/190509142710.htm
