Skyrmions(微小的磁涡旋)被认为是未来信息存储设备的有希望的候选者，这些信息存储设备可能能够实现巨大的数据存储和处理能力。由Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf(HZDR)领导的研究小组已经开发出一种方法来生长承载这些磁涡旋的特殊磁性薄膜材料。这种新方法的主要方面是，由来自HZDR，莱布尼兹固体和材料研究所，德累斯顿工业大学(TUD)的科学家组成的国际团队，用短而非常明亮的闪光灯突然加热材料。以及合作伙伴在《高级功能材料》杂志中进行了介绍。

2009年，一个研究小组做出了一项非凡的发现：他们发现，微小的磁涡流可以在一种名为硅化锰的材料中形成，该材料是锰和硅的合金。从那时起，以英国物理学家托尼·斯凯姆(Tony Skyrme)的名字命名的这些Skyrmion被认为是未来磁存储设备的有希望的候选者。它们可以很容易地在表面上形成并从表面擦除，并且不大于几纳米(十亿分之一米)，这使其比如今的约50纳米的硬盘驱动器上的磁位小得多。

HZDR离子束物理与材料研究所的物理学家周胜强博士解释说：“此外，与当前的硬盘驱动器相比，用天空对磁场的电击更容易被磁场击中。” “以电流为目标可以使我们获得更好的可扩展性，这可能使我们将来能够构建密度更高，速度更快的存储设备。” 但是，在此过程中仍然需要克服一些障碍。其中，硅和锰在形成硅化锰晶体时表现出不利的特性：这两种元素可以形成许多不同的晶相，而不是始终如一地产生一个特定的，定义明确的相。Mn-Si合金的薄膜，称为B20相，特别适合形成天体离子。

不良晶相

但是，生产这种合金绝非易事，因为在生产过程中不可避免地会形成另一种不希望的结晶相，称为MnSi1.7，从而阻碍或防止了天合离子的形成。特别地，较低的温度和较慢的材料冷却有利于MnSi1.7。周胜强的团队现在已经开发出一种防止其形成的方法，仅留下无缺陷的B20-MnSi薄层。

新工艺的核心要素是特殊的热处理。“这有点像做煎饼。”周说。“当它在外部酥脆而在内部尽可能柔软时，它的味道最好。” 当您将面糊倒入热锅中时，其烘烤得如此之快，以至于内部保持柔软。但是，当您在烤箱中烘烤面糊时，它会均匀地加热并变硬，并且您会得到一个平庸的煎饼。

闪光灯加热

因此，专家们使用这种快速，密集加热的煎饼策略作为模型。“当我们非常简单地加热放置在硅片顶部的锰薄膜时，我们几乎不会向材料中引入能量，” Zhou解释说。“这意味着它将很快冷却下来，实际上，如此之快，以至于不需要的MnSi1.7将没有时间形成。” 面临的挑战是如何同时快速而有力地加热物体。研究小组在明亮，强烈的白光闪烁中找到了解决方案。

可以在位于Rossendorf校园的Helmholtz创新实验室的“ BlitzLab”中生成此类闪烁。一系列的测量结果证实了这一假设：“通过改变闪光的功率，我们能够高精度地调整不同晶相的比例，”周胜强报道。“当我们施加相对较强的功率时，就如我们希望的那样形成了纯B20-MnSi薄膜。”

结果，与以前在该材料中观察到的情况相比，现在在这些层中可以生成的天体离子在更宽的温度和磁场范围内保持稳定。硅化锰本身不太适合实际使用，因为它只能在非常低的温度下工作。但是它可以作为其他更实用材料的重要模型。“许多合金提出了它们具有不同相的问题，” Zhou解释说。“而且我们的方法可以在将来帮助分离这些阶段。”