Il gruppo del Prof. Zhang Ying dell'Istituto di Fisica dell'Accademia Cinese delle Scienze (CAS), in collaborazione con università nazionali e il Laboratorio Nazionale di Los Alamos negli Stati Uniti, ha osservato sperimentalmente lo scorrimento dell'antiskyrmion guidato dalla corrente.
Il loro lavoro è stato pubblicato in Nature Materials aprile 11.
Gli (anti)skyrmioni magnetici con strutture di spin topologicamente protette sono promettenti come unità di informazione di prossima generazione nei dispositivi spintronici. La capacità di trasportare (anti)skyrmioni utilizzando la corrente elettrica è particolarmente interessante per l'archiviazione e l'elaborazione dei dati altamente efficienti. Tuttavia, le sfide principali sono la deflessione laterale indesiderata verso il bordo del campione e l’eventuale annientamento dovuto alla forza Magnus derivante dagli effetti Hall (anti)skyrmion.
Con il costante supporto del membro del CAS Shen Baogen, il gruppo di ricerca del prof. Zhang ha creato una piattaforma dedicata alla caratterizzazione della magnetizzazione con microscopia a fascio ionico focalizzato, microscopia elettronica a trasmissione di Lorentz (L-TEM) e supporti multipli in situ, ecc.
La piattaforma è un potente mezzo per studiare direttamente domini topologici con altissima risoluzione spaziale in diversi campi esterni. I ricercatori hanno utilizzato questa piattaforma per studiare sistematicamente la generazione e la manipolazione degli skyrmion in molti tipi di materiali, accumulando così una ricca esperienza.
In questo studio, i ricercatori hanno dimostrato con successo la dinamica dello scorrimento rettilineo degli antiskyrmioni guidati dalla corrente elettrica a temperatura ambiente e senza la presenza di un campo magnetico esterno in un Mn1.4Magnete chirale PtSn.
Questo risultato è stato ottenuto incorporando antiskyrmion in domini a strisce elicoidali fortemente correlati, in contrasto con la consueta manipolazione degli skyrmion topologici sullo sfondo ferromagnetico. Questi domini a strisce forniscono naturalmente tracce lineari unidimensionali, lungo le quali lo scorrimento dell'antiskyrmion viene avviato a basse densità di corrente e senza deflessione trasversale dovuta all'effetto Hall dell'antiskyrmion.
Secondo i ricercatori, la maggiore mobilità degli antiskyrmioni sullo sfondo della striscia elicoidale può essere ben compresa attraverso simulazioni micromagnetiche e la teoria del blocco collettivo, che consente di sbiadire facilmente i potenziali di blocco casuale.
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Influenza della direzione, della densità e del periodo dell'impulso della corrente elettrica sull'antiskyrmion che scorre lungo il dominio della striscia diritta. Credito: Istituto di Fisica
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Meroni a temperatura ambiente che scivolano in domini a strisce a campo zero. Credito: Istituto di Fisica
Inoltre, questo metodo può essere esteso al movimento di scorrimento di meroni o skyrmioni nei domini a strisce, dimostrando ulteriormente la sua applicabilità generale.
Pertanto, la dimostrazione e la comprensione completa del movimento dell’antiskyrmion lungo binari naturalmente rettilinei a basse densità di corrente, superando la deflessione in un ampio intervallo di temperature e un campo magnetico pari a zero, offre una nuova prospettiva per le applicazioni (anti)skyrmion nella spintronica.