Kumpulan Prof. Zhang Ying dari Institut Fizik Akademi Sains China (CAS), dengan kerjasama universiti tempatan dan Makmal Kebangsaan Los Alamos di Amerika Syarikat, telah memerhati secara eksperimen gelongsor antiskyrmion dipacu semasa.
Karya mereka diterbitkan dalam Bahan Alam pada April 11.
Skyrmion magnetik (anti) dengan struktur putaran yang dilindungi secara topologi menjanjikan sebagai unit maklumat generasi seterusnya dalam peranti spintronik. Keupayaan untuk mengangkut (anti)skyrmion menggunakan arus elektrik amat menarik untuk penyimpanan dan pemprosesan data yang sangat cekap. Walau bagaimanapun, cabaran utama ialah pesongan sisi yang tidak diingini ke arah tepi sampel dan pemusnahan akhirnya disebabkan oleh daya Magnus daripada kesan Dewan (anti)skyrmion.
Di bawah sokongan konsisten Ahli CAS Shen Baogen, pasukan penyelidik Prof. Zhang menubuhkan platform pencirian kemagnetan khusus dengan mikroskop pancaran ion terfokus, Mikroskopi Elektron Transmisi Lorentz (L-TEM), dan berbilang pemegang in-situ, dsb.
Platform ini adalah cara yang berkuasa untuk mengkaji secara langsung domain topologi dengan resolusi spatial ultra tinggi di bawah medan luaran yang berbeza. Para penyelidik telah menggunakan platform ini untuk mengkaji secara sistematik penjanaan dan manipulasi skyrmions dalam pelbagai jenis bahan, sekali gus mengumpul pengalaman yang kaya.
Dalam kajian ini, para penyelidik berjaya menunjukkan dinamik gelongsor lurus antiskyrmion yang dipacu arus elektrik pada suhu bilik dan tanpa kehadiran medan magnet luaran dalam Mn.1.4Magnet kiral PtSn.
Pencapaian ini direalisasikan dengan membenamkan antiskyrmions dalam domain jalur heliks yang sangat berkorelasi, berbeza dengan manipulasi biasa skyrmions topologi dalam latar belakang feromagnetik. Domain jalur ini secara semula jadi menyediakan trek linear satu dimensi, di mana gelongsor antiskyrmion dimulakan pada ketumpatan arus rendah dan tanpa pesongan melintang oleh kesan Hall antiskyrmion.
Menurut para penyelidik, mobiliti antiskyrmion yang lebih tinggi dalam latar belakang jalur heliks boleh difahami dengan baik melalui simulasi mikromagnet dan teori penyematan kolektif, membolehkan potensi penyematan rawak mudah pudar.
-
Pengaruh arah arus elektrik, ketumpatan dan tempoh nadi pada gelongsor antiskyrmion di sepanjang domain jalur lurus. Kredit: Institut Fizik
-
Meron suhu bilik meluncur dalam domain jalur pada medan sifar. Kredit: Institut Fizik
Di samping itu, kaedah ini boleh diperluaskan kepada gerakan gelongsor meron atau skyrmions dalam domain jalur, seterusnya menunjukkan kebolehgunaan amnya.
Oleh itu, demonstrasi dan pemahaman menyeluruh tentang pergerakan antiskyrmion di sepanjang trek lurus semula jadi pada ketumpatan arus rendah, sambil mengatasi pesongan di bawah julat suhu yang luas dan medan magnet sifar, menawarkan perspektif baharu untuk aplikasi (anti)skyrmion dalam spintronics.