นอตในวัสดุแม่เหล็กในวันหนึ่งจะทำให้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่เร็วขึ้น สล็อตเว็บตรง แตกง่าย แข็งแรงขึ้น และมีขนาดเล็กลงเช่นเดียวกับกะลาสีเรือและนักสำรวจ นักฟิสิกส์รู้ดีถึงพลังของปมที่แข็งแรง
นักฟิสิกส์บางคนผูกความหวังไว้กับการจัดเก็บข้อมูลยุคใหม่กับโครงสร้างคล้ายปมขนาดเล็กที่เรียกว่า skyrmions ซึ่งสามารถก่อตัวในวัสดุแม่เหล็ก แม่เหล็ก skyrmion ขนาดเล็กและยากต่อการเลิกทำอย่างเหลือเชื่อสามารถช่วยให้มนุษยชาติหิวกระหายอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีขนาดเล็กลง
บนฮาร์ดไดรฟ์แบบเดิม
พื้นที่แม่เหล็กที่เก็บข้อมูลมีขนาดใหญ่กว่า skyrmions ที่เล็กที่สุดประมาณ 10 เท่า นักฟิสิกส์ Vincent Cros จาก Unité Mixte de Physique CNRS/Thales ในเมืองปาเลโซ ประเทศฝรั่งเศส มีตั้งแต่ขนาดนาโนเมตรไปจนถึงหลายร้อยนาโนเมตร “อาจเป็นระบบแม่เหล็กที่เล็กที่สุด … ที่สามารถจินตนาการได้หรือเกิดขึ้นได้ตามธรรมชาติ”
ยิ่งไปกว่านั้น skyrmions สามารถเคลื่อนที่ผ่านวัสดุได้อย่างง่ายดายซึ่งถูกผลักไปด้วยกระแสไฟฟ้า ลักษณะที่ว่องไวของนอตแม่เหล็กแสดงให้เห็นว่า skyrmions ที่จัดเก็บข้อมูลในคอมพิวเตอร์สามารถส่งไปยังเซ็นเซอร์ที่จะอ่านข้อมูลเมื่อ skyrmions ผ่านไป ในทางตรงกันข้าม ฮาร์ดไดรฟ์แบบเดิมจะอ่านและเขียนข้อมูลโดยการย้ายแขนกลไปยังบริเวณที่เหมาะสมบนจานหมุน ( SN: 10/19/13, p. 28 ) ชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวเหล่านั้นมักจะเปราะบาง และงานดังกล่าวทำให้การเรียกคืนข้อมูลช้าลง นักวิทยาศาสตร์หวังว่าสักวันหนึ่ง skyrmions จะสามารถสร้างแกดเจ็ตที่ทนทาน เร็วขึ้น และมีขนาดเล็กลงได้
อย่างไรก็ตาม มีสิ่งหนึ่งที่ขัดขวางไม่ให้ skyrmions กลับมา: จนกระทั่งเมื่อไม่นานนี้ พวกมันสามารถถูกสร้างและควบคุมได้เฉพาะในที่เย็นยะเยือกเท่านั้น เมื่อนักฟิสิกส์โซลิดสเตต Christian Pfleiderer และเพื่อนร่วมงานรายงานการตรวจพบ skyrmion แม่เหล็กในScienceในปี 2009 นอตไม่สามารถใช้งานได้ โดยต้องใช้อุณหภูมิที่ต่ำมากประมาณ 30 เคลวิน (–243° องศาเซลเซียส) สิ่งเหล่านี้คือ “เงื่อนไขที่คุณจะพูดว่า ‘สิ่งนี้ไม่มีประโยชน์สำหรับใครเลย’” Pfleiderer จากมหาวิทยาลัยเทคนิคแห่งมิวนิกกล่าว
ในที่สุด Skyrmions ก็หายจากความหนาวเย็นแล้ว แม้ว่าพวกมันจะจู้จี้จุกจิกและควบคุมได้ยาก ตอนนี้ นักวิทยาศาสตร์กำลังอยู่ในขั้นตอนของการแก้ไขข้อบกพร่องเพื่อสร้าง skyrmion ที่ละลายแล้วพร้อมคุณสมบัติที่ต้องการทั้งหมด ในเวลาเดียวกัน นักวิจัยกำลังไล่ตาม skyrmion ชนิดใหม่ ซึ่งอาจเหมาะสมกว่าสำหรับการจัดเก็บข้อมูล Pfleiderer กล่าวว่าสนาม skyrmion ได้ “เริ่มพัฒนาชีวิตของตัวเองแล้ว”
ความทรงจำในแม่เหล็ก
ในวัสดุที่เป็นแม่เหล็ก เช่น เหล็ก แต่ละอะตอมจะทำหน้าที่เหมือนแท่งแม่เหล็กเล็กๆ ที่มีขั้วเหนือและใต้ของตัวเอง การทำให้เป็นแม่เหล็กนี้เกิดขึ้นจากการหมุน ซึ่งเป็นคุณสมบัติควอนตัมของอิเล็กตรอนของอะตอม ในเฟอร์โรแม่เหล็ก ซึ่งเป็นแม่เหล็กมาตรฐานเหมือนกับแม่เหล็กที่ถือรายการซื้อของในตู้เย็นของคุณขั้วแม่เหล็กของอะตอมจะชี้ไปในทิศทางเดียวกัน ( SN Online: 5/14/12 )
Skyrmions ซึ่งอาศัยอยู่ภายในแหล่งที่อยู่อาศัยของแม่เหล็กดังกล่าวประกอบด้วยกลุ่มอะตอมที่มีขั้วแม่เหล็กเป็นวงกลม เกลียวของการดึงดูดใจเหล่านั้นขัดขวางการจัดตำแหน่งอะตอมในแม่เหล็กอย่างเป็นระเบียบเหมือนโคลิคที่หวีผมใหม่ ภายในท้องฟ้าจำลอง ทิศทางของขั้วของอะตอมจะบิดเบี้ยวจนการทำให้เป็นแม่เหล็กที่จุดศูนย์กลางชี้ไปในทิศทางตรงกันข้ามกับการสะกดจิตภายนอก การ บิดตัวนั้นยากจะแก้ได้ เหมือนกับปมที่แข็งแรง ( SN Online: 10/31/08 ) ดังนั้น skyrmions จะไม่หายไปเองตามธรรมชาติ — บวกกับการจัดเก็บข้อมูลระยะยาว
การใช้ปมชนิดต่างๆ ในการเก็บข้อมูลมีประวัติอันยาวนาน ชาวอินคาโบราณใช้ kipu ซึ่งเป็นระบบที่ผูกปมเพื่อบันทึกหรือส่งข้อความ ( SN Online: 5/8/17 ) ในตัวอย่างที่ทันสมัยกว่านี้ Pfleiderer กล่าวว่า “ถ้าคุณไม่ต้องการที่จะลืมบางสิ่งบางอย่าง คุณก็ผูกปมในผ้าเช็ดหน้าของคุณ” Skyrmions สามารถสานต่อประเพณีนั้นได้
มาถูกทางแล้ว Skyrmions เป็นประเภทของ “quasiparticle” ซึ่งเป็นการรบกวนภายในวัสดุที่ทำตัวเหมือนอนุภาคเดียว แม้จะเป็นกลุ่มของอนุภาคเดี่ยวจำนวนมากก็ตาม แม้ว่า skyrmion จะประกอบด้วยอะตอมซึ่งยังคงนิ่งอยู่ในวัสดุ แต่ skyrmions สามารถเคลื่อนที่ไปรอบ ๆ ได้เหมือนอนุภาคจริง โดยการเลื่อนจากอะตอมกลุ่มหนึ่งไปยังอีกกลุ่มหนึ่ง นักฟิสิกส์สสารควบแน่น Kirsten von Bergmann จากมหาวิทยาลัยฮัมบูร์กกล่าวว่า “สนามแม่เหล็กหมุนไปรอบ ๆ และท้องฟ้าก็เคลื่อนที่ได้
ในความเป็นจริง skyrmions ถูกเสนอครั้งแรกในบริบทของอนุภาค นักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ Tony Skyrme ผู้ซึ่งใช้ชื่อของเขากับนอต แนะนำเมื่อ 60 ปีที่แล้วว่าอนุภาค เช่น นิวตรอนและโปรตอนอาจถูกมองว่าเป็นปมชนิดหนึ่ง ในช่วงปลายทศวรรษ 1980 นักฟิสิกส์ได้ตระหนักว่าคณิตศาสตร์ที่สนับสนุนแนวคิดของ Skyrme นั้นสามารถเป็นตัวแทนของนอตในการดึงดูดวัสดุที่เป็นของแข็งได้
นักวิจัยเสนอ skyrmions ดังกล่าวในรูปแบบการจัดเก็บข้อมูลแห่งอนาคต สายโซ่ของ skyrmion สามารถเข้ารหัสบิตภายในคอมพิวเตอร์ โดยมี skyrmion แทน 1 และ ไม่มีแทน 0
โดยเฉพาะอย่างยิ่ง skyrmions อาจเหมาะสำหรับสิ่งที่เรียกว่าความทรงจำ “สนามแข่ง” Cros และเพื่อนร่วมงานเสนอในนาโนเทคโนโลยีธรรมชาติในปี 2013 ในอุปกรณ์สนามแข่ง skyrmions ที่เก็บข้อมูลจะเร่งความเร็วไปตามนาโนริบบอนแม่เหล็กเช่นรถยนต์บน Indianapolis Motor Speedway สล็อตเว็บตรง แตกง่าย
