Le groupe du professeur Zhang Ying de l'Institut de physique de l'Académie chinoise des sciences (CAS), en collaboration avec des universités nationales et le Laboratoire national de Los Alamos aux États-Unis, a observé expérimentalement le glissement de l'antiskyrmion provoqué par le courant.
Leurs travaux ont été publiés dans Nature Materials sur Avril 11.
Les (anti)skyrmions magnétiques dotés de structures de spin topologiquement protégées sont prometteurs en tant qu'unités d'information de nouvelle génération dans les dispositifs spintroniques. La capacité de transporter des (anti)skyrmions à l’aide de courants électriques est particulièrement intéressante pour un stockage et un traitement de données très efficaces. Cependant, les défis majeurs sont une déviation latérale indésirable vers le bord de l’échantillon et une éventuelle annihilation due à la force Magnus des effets Hall (anti)skyrmion.
Sous le soutien constant de Shen Baogen, membre de la CAS, l'équipe de recherche du professeur Zhang a établi une plate-forme dédiée à la caractérisation de la magnétisation avec une microscopie à faisceau d'ions focalisé, une microscopie électronique à transmission de Lorentz (L-TEM) et plusieurs supports in situ, etc.
La plateforme est un moyen puissant d’étudier directement des domaines topologiques à ultra haute résolution spatiale sous différents champs externes. Les chercheurs ont utilisé cette plateforme pour étudier systématiquement la génération et la manipulation de skyrmions dans de nombreux types de matériaux, accumulant ainsi une riche expérience.
Dans cette étude, les chercheurs ont réussi à démontrer la dynamique de glissement rectiligne des antiskyrmions entraînés par le courant électrique à température ambiante et sans la présence d'un champ magnétique externe dans un Mn.1.4Aimant chiral PtSn.
Cette réalisation a été réalisée en intégrant des antiskyrmions dans des domaines de bandes hélicoïdales fortement corrélés, contrairement à la manipulation habituelle des skyrmions topologiques dans le fond ferromagnétique. Ces domaines de bandes fournissent naturellement des pistes linéaires unidimensionnelles, le long desquelles le glissement de l'antiskyrmion est initié à de faibles densités de courant et sans déviation transversale par l'effet Hall de l'antiskyrmion.
Selon les chercheurs, la mobilité plus élevée des antiskyrmions dans le fond de bande hélicoïdale peut être bien comprise grâce à des simulations micromagnétiques et à la théorie de l'épinglage collectif, permettant d'atténuer facilement les potentiels d'épinglage aléatoires.
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Influence de la direction, de la densité et de la période d'impulsion du courant électrique sur l'antiskyrmion glissant le long du domaine de la bande droite. Crédit : Institut de Physique
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Des mérons à température ambiante glissant dans des domaines de bandes à champ nul. Crédit : Institut de Physique
De plus, cette méthode peut être étendue au mouvement de glissement des mérons ou des skyrmions dans les domaines en bandes, démontrant ainsi son applicabilité générale.
Ainsi, la démonstration et la compréhension complète du mouvement des antiskyrmions le long de pistes naturellement droites à de faibles densités de courant, tout en surmontant la déviation dans une large plage de températures et dans un champ magnétique nul, offrent une nouvelle perspective pour les applications (anti)skyrmions en spintronique.