हॉपफियंस चुंबकीय स्पिन संरचनाएं हैं जिनकी भविष्यवाणी दशकों पहले की गई थी और हाल के वर्षों में यह एक गर्म और चुनौतीपूर्ण शोध विषय बन गया है। नेचर में आज प्रकाशित एक अध्ययन में, स्वीडन, जर्मनी और चीन में एक शोध सहयोग पहली बार प्रायोगिक साक्ष्य प्रस्तुत करता है।
स्वीडन में उप्साला विश्वविद्यालय में भौतिकी और खगोल विज्ञान विभाग के एक शोधकर्ता फिलिप रयबाकोव ने कहा: "हमारे शोध के परिणाम मौलिक और व्यावहारिक दोनों दृष्टिकोण से बहुत महत्वपूर्ण हैं, क्योंकि यह प्रायोगिक भौतिकी और अमूर्त गणितीय सिद्धांत के बीच एक नया पुल बनाता है, जो संभावित रूप से स्पिंट्रोनिक्स में हॉपफियंस का उपयोग करने की अनुमति देता है।"
नवीन सामग्रियों और भविष्य की प्रौद्योगिकियों के विकास के लिए सामग्रियों के विभिन्न घटकों के कार्यों की गहरी समझ महत्वपूर्ण है। उदाहरण के लिए, स्पिनट्रॉनिक्स का अनुसंधान क्षेत्र, जो इलेक्ट्रॉनों के स्पिन का अध्ययन करता है, ने नए इलेक्ट्रॉनिक्स और अन्य क्षेत्रों में अनुप्रयोगों के लिए इलेक्ट्रॉनों के विद्युत और चुंबकीय गुणों के संयोजन के लिए व्यापक संभावनाएं खोली हैं।
चुंबकीय स्किर्मियन और हॉपफियन टोपोलॉजिकल संरचनाएं हैं - अच्छी तरह से उन्मुख क्षेत्र विन्यास - जो पिछले दशक में अपने अद्वितीय कण-जैसे गुणों के कारण एक लोकप्रिय शोध विषय रहे हैं, जो उन्हें स्पिंट्रोनिक्स अनुप्रयोगों के लिए आशाजनक लक्ष्य बनाते हैं। स्किर्मियन द्वि-आयामी होते हैं और घूमते हुए तारों से मिलते जुलते हैं, जबकि हॉपफियन एक चुंबकीय नमूने की मात्रा के भीतर त्रि-आयामी संरचनाएं हैं जो सबसे सरल मामले में डोनट के आकार के बंद मुड़े हुए स्किर्मियन तारों से मिलते जुलते हैं।
हाल के वर्षों में व्यापक शोध के बावजूद, चुंबकीय हॉपफ्लाइज़ के प्रत्यक्ष अवलोकन केवल सिंथेटिक सामग्रियों में रिपोर्ट किए गए हैं। वर्तमान कार्य ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी और होलोग्राफिक तकनीकों का उपयोग करके बी20-प्रकार के लौह-जर्मेनियम प्लेट क्रिस्टल में इस स्थिति को स्थिर करने का पहला प्रायोगिक साक्ष्य है। प्रयोगात्मक परिणाम अत्यधिक दोहराए जाने योग्य हैं और सूक्ष्मचुंबकीय सिमुलेशन के साथ पूरी तरह से सुसंगत हैं। शोधकर्ता एक एकीकृत स्किर्मियन-हॉपफ़ियन होमोलॉजी वर्गीकरण प्रदान करते हैं और त्रि-आयामी चिरल मैग्नेट में टोपोलॉजिकल सॉलिटॉन की विविधता में अंतर्दृष्टि प्रदान करते हैं।
ये निष्कर्ष प्रयोगात्मक भौतिकी के नए क्षेत्रों को खोलते हैं: अन्य क्रिस्टल की पहचान करना जिनमें हॉफियन स्थिर हैं, यह अध्ययन करना कि हॉफियन विद्युत और स्पिन धाराओं, हॉफियन गतिशीलता, और बहुत कुछ के साथ कैसे बातचीत करते हैं।
"चूंकि यह ऑब्जेक्ट नया है और इसके कई दिलचस्प गुणों की खोज अभी भी की जानी बाकी है, इसलिए विशिष्ट स्पिंट्रोनिक्स अनुप्रयोगों के बारे में भविष्यवाणियां करना मुश्किल है। हालांकि, हम अनुमान लगा सकते हैं कि जब विकास में लगभग सभी चुंबकीय क्रेन प्रौद्योगिकियों को तीसरे आयाम में अपग्रेड किया जाता है, तो हॉफियन सबसे अधिक रुचि के हो सकते हैं, अनुप्रयोग क्षेत्रों में शामिल हैं: चुंबकीय डोमेन दीवार मेमोरी, न्यूरोमॉर्फिक कंप्यूटिंग और क्वैबिट (क्वांटम जानकारी की मूल इकाई)। "स्किर्मियन की तुलना में, हॉफियन में उनकी त्रि-आयामीता के कारण स्वतंत्रता की अतिरिक्त डिग्री होती है। और इसलिए दो के बजाय तीन आयामों में घूम सकता है," रयबाकोव ने समझाया।