在卓越的動(dòng)力學(xué)與拓?fù)?TopDyn)項(xiàng)目框架內(nèi)，實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家與理論物理學(xué)家之間的合作可以將許多小磁渦旋系統(tǒng)設(shè)計(jì)成規(guī)則的有序狀態(tài)。這種從無(wú)序相到有序相的轉(zhuǎn)變類似于眾所周知的結(jié)晶，但是在這里是二維發(fā)生的。在美因茨約翰內(nèi)斯·古騰堡大學(xué)(JGU)進(jìn)行的研究工作中，圍繞MathiasKläui教授的實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家與Peter Virnau博士周圍的一組理論物理學(xué)家進(jìn)行了合作。該結(jié)果最近發(fā)表在《高級(jí)功能材料》雜志上。TopDyn研究中心由德國(guó)聯(lián)邦萊茵蘭-普法爾茨州資助。

二維系統(tǒng)是理論和實(shí)驗(yàn)物理學(xué)的研究熱點(diǎn)。這些系統(tǒng)可以達(dá)到許多奇特的狀態(tài)，并表現(xiàn)出三維中不存在的過(guò)渡。一個(gè)這樣的例子是Kosterlitz-Thouless轉(zhuǎn)變，該轉(zhuǎn)變?cè)?016年獲得了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。另一個(gè)例子是所謂的hexatic相，它發(fā)生在無(wú)序液體和有序液體之間的二維硬盤系統(tǒng)中固相。

天體產(chǎn)生的二維模型系統(tǒng)

在現(xiàn)在提出的工作中，在超薄金屬多層膜中實(shí)現(xiàn)了所謂的旋渦(skyrmion)的磁渦旋。天體離子的數(shù)量及其大小可以通過(guò)施加的磁場(chǎng)進(jìn)行調(diào)整。這些是密??集二維模型系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)的理想條件。特別是，研究人員能夠生成一個(gè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，該系統(tǒng)表現(xiàn)出正在出現(xiàn)的六相相的特征。這表明該系統(tǒng)的行為確實(shí)類似于二維系統(tǒng)，并且可以用硬盤來(lái)描述。此外，結(jié)果允許確定天體離子之間的排斥相互作用，這可以通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬來(lái)建模。

TopDyn教授MathiasKläui教授說(shuō)：“我非常高興Peter Virnau博士的軟物質(zhì)理論小組與我們的實(shí)驗(yàn)小組共同完成了這項(xiàng)令人振奮的工作。這種新的合作正是TopDyn研究中心的目標(biāo)。”發(fā)言人。

由于skyrmion的特性可以通過(guò)外部磁場(chǎng)進(jìn)行調(diào)整，因此這是邁向量身定制和分析二維相和相變動(dòng)力學(xué)的重要第一步。在最近發(fā)表的《自然納米技術(shù)》的《新聞與觀點(diǎn)》文章中，可以找到在這種系統(tǒng)中研究效應(yīng)的更多可能性的觀點(diǎn)。

動(dòng)態(tài)與拓?fù)溲芯恐行某闪⒂?019年，是約翰內(nèi)斯·古騰堡大學(xué)美因茨分校，凱澤斯勞滕大學(xué)和美因茨的馬克斯·普朗克聚合物研究所的合作中心。它由萊茵蘭-普法爾茨州資助，并采用高度跨學(xué)科的方法。