El grupo del profesor Zhang Ying del Instituto de Física de la Academia de Ciencias de China (CAS), en colaboración con universidades nacionales y el Laboratorio Nacional de Los Álamos en Estados Unidos, ha observado experimentalmente el deslizamiento antiskyrmion impulsado por la corriente.
Su trabajo fue publicado en Nature Materials en abril 11.
Los (anti)skyrmions magnéticos con estructuras de espín topológicamente protegidas son prometedores como unidades de información de próxima generación en dispositivos espintrónicos. La capacidad de transportar (anti)skyrmions utilizando corrientes eléctricas es particularmente interesante para el almacenamiento y procesamiento de datos altamente eficiente. Sin embargo, los principales desafíos son la desviación lateral no deseada hacia el borde de la muestra y la eventual aniquilación debido a la fuerza Magnus de los efectos Hall (anti)skyrmion.
Con el apoyo constante del miembro de CAS, Shen Baogen, el equipo de investigación del profesor Zhang estableció una plataforma de caracterización de magnetización dedicada con microscopía de haz de iones enfocado, microscopía electrónica de transmisión de Lorentz (L-TEM) y múltiples soportes in situ, etc.
La plataforma es un medio poderoso para estudiar directamente dominios topológicos con resolución espacial ultraalta en diferentes campos externos. Los investigadores han utilizado esta plataforma para estudiar sistemáticamente la generación y manipulación de skyrmions en muchos tipos de materiales, acumulando así una rica experiencia.
En este estudio, los investigadores demostraron con éxito la dinámica de deslizamiento recto de los antiskyrmions impulsados por corriente eléctrica a temperatura ambiente y sin la presencia de un campo magnético externo en un Mn.1.4Imán quiral de PtSn.
Este logro se logró incrustando antiskyrmions en dominios de franjas helicoidales fuertemente correlacionados, en contraste con la manipulación habitual de skyrmions topológicos en el fondo ferromagnético. Estos dominios de franjas proporcionan naturalmente pistas lineales unidimensionales, a lo largo de las cuales se inicia el deslizamiento antiskyrmion con bajas densidades de corriente y sin deflexión transversal por el efecto Hall antiskyrmion.
Según los investigadores, la mayor movilidad de los antiskyrmions en el fondo de la franja helicoidal se puede comprender bien mediante simulaciones micromagnéticas y la teoría de fijación colectiva, lo que permite atenuar fácilmente los potenciales de fijación aleatorios.
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Influencia de la dirección de la corriente eléctrica, la densidad y el período del pulso en el antiskyrmion que se desliza a lo largo del dominio de la franja recta. Crédito: Instituto de Física
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Merones a temperatura ambiente deslizándose en dominios de franjas en campo cero. Crédito: Instituto de Física
Además, este método se puede extender al movimiento deslizante de merones o skyrmions en dominios de franjas, lo que demuestra aún más su aplicabilidad general.
Por lo tanto, la demostración y la comprensión integral del movimiento antiskyrmion a lo largo de pistas naturalmente rectas con bajas densidades de corriente, mientras se supera la deflexión en un amplio rango de temperaturas y un campo magnético cero, ofrece una nueva perspectiva para las aplicaciones (anti)skyrmion en espintrónica.