_ Descoperirea skyrmioni și antiskyrmioni de ordin înalt

Cercetătorii de la Universitatea din Augsburg și Universitatea din Viena au descoperit skyrmionii magnetici și antiskyrmionii coexistenți cu sarcină topologică arbitrară la temperatura camerei în peliculele subțiri multistrat magnetice Co/Ni. Descoperirile lor au fost publicate în Nature Physics și deschid posibilitatea unei noi paradigme în cercetarea skyrmionics.

Descoperirea unor noi obiecte spin cu încărcătură topologică arbitrară promite să contribuie la progresele cercetării fundamentale și aplicate, în special prin aplicarea lor în dispozitivele de stocare a informațiilor.

Skyrmionii magnetici sunt texturi de spin magnetic topologic localizate, stabile, asemănătoare unui vârtej asemănător unei tornade într-un material magnetic. Ele pot fi foarte mici, cu diametre în intervalul nanometric și se comportă ca particule care pot fi mutate, create și anihilate, ceea ce le face potrivite pentru aplicații de tip „abacus” în dispozitivele de stocare a informațiilor și logice.

În articolul lor din Nature Physics, intitulat „Dipolar skyrmions and antiskyrmions of arbitrary topological charge at room temperature”, un grup de cercetători de la Universitatea din Augsburg condus de prof. Manfred Albrecht demonstrează că aceste obiecte spin pot fi găsite doar într-un buzunar de fază distinct în diagrama de stabilitate în care factorul de calitate Q are o valoare de aproximativ 1, care este dată de raportul dintre anizotropia magnetică uniaxială și anizotropia formei magnetice.

Datorită simulărilor ample efectuate de către Sabri Koraltan și colegii din grupul de simulare de la Universitatea din Viena, condus de prof. Dieter Suess și sprijiniți de dr. Nikolai Kiselev de la Forschungszentrum Jülich, cercetătorii au reușit, de asemenea, să identifice motivele exacte pentru care obiectele spin pot fi găsite în stabilitate. diagrama, procesul lor de formare subiacent, precum și proprietățile materiale necesare care pot fi acum aplicate și altor sisteme materiale.

„Suntem foarte entuziasmați de perspectivele interesante dobândite prin descoperirea acestor obiecte spin, care poate fi fabricat cu ușurință la temperatura camerei. Acesta este un progres științific remarcabil în domeniul skyrmionilor și al obiectelor cu spin topologic", spune Albrecht. Aceste texturi de spin skyrmionic la scară nanometrică oferă grade suplimentare de libertate și pot fi încorporate în dispozitive cu peliculă subțire, permițând diferite aplicații, de la calcul neconvențional la noi concepte de stocare. .

Un alt aspect foarte esențial al obiectelor de spin este că un curent polarizat de spin le induce mișcarea. Când un curent de sarcină trece printr-un material magnetic conductor, spinul electronului polarizat va exercita un cuplu asupra magnetizării cunoscute. ca și cuplul de transfer de spin. Acest cuplu poate pune în mișcare skyrmionii de ordin superior.

„Folosind simulări micromagnetice am putea demonstra controlul eficient al mișcării acestor obiecte de spin extraordinare, ceea ce deschide noi oportunități. pentru dispozitive skyrmionice”, spune Koraltan, un doctorand de la grupul de calcul al Universității din Viena.

Microscopia electronică cu transmisie Lorentz de la Universitatea din Augsburg a fost utilizată pe scară largă în studiu, care este în prezent extins pentru a vizualiza Mișcarea indusă de curent a acestor obiecte cu spin multiplu.

„În ce măsură predicțiile noastre despre caracteristicile mișcării lor pot fi confirmate experimental, va fi foarte interesant de cercetat în viitorul apropiat”, spune Mariam Hassan, un postdoctoral. cercetător la Universitatea din Augsburg.

(Fluierul)