O grupo do professor Zhang Ying do Instituto de Física da Academia Chinesa de Ciências (CAS), em colaboração com universidades nacionais e o Laboratório Nacional de Los Alamos, nos Estados Unidos, observou experimentalmente o deslizamento do antiskyrmion impulsionado pela corrente.
Seu trabalho foi publicado em Nature Materials em abril 11.
(anti)skyrmions magnéticos com estruturas de spin topologicamente protegidas são promissores como unidades de informação de próxima geração em dispositivos spintrônicos. A capacidade de transportar (anti)skyrmions usando correntes elétricas é particularmente interessante para armazenamento e processamento de dados altamente eficientes. No entanto, os principais desafios são a deflexão lateral indesejada em direção à borda da amostra e a eventual aniquilação devido à força Magnus dos efeitos Hall (anti) skyrmion.
Sob o apoio consistente do membro do CAS Shen Baogen, a equipe de pesquisa do Prof. Zhang estabeleceu uma plataforma dedicada de caracterização de magnetização com microscopia de feixe de íons focada, microscopia eletrônica de transmissão Lorentz (L-TEM) e vários suportes in-situ, etc.
A plataforma é um meio poderoso de estudar diretamente domínios topológicos com resolução espacial ultra-alta sob diferentes campos externos. Os pesquisadores têm utilizado esta plataforma para estudar sistematicamente a geração e manipulação de skyrmions em diversos tipos de materiais, acumulando assim uma rica experiência.
Neste estudo, os pesquisadores demonstraram com sucesso a dinâmica de deslizamento reto de antiskyrmions acionados por corrente elétrica à temperatura ambiente e sem a presença de um campo magnético externo em um Mn.1.4Ímã quiral PtSn.
Esta conquista foi realizada através da incorporação de antiskyrmions em domínios de faixas helicoidais fortemente correlacionados, em contraste com a manipulação usual de skyrmions topológicos no fundo ferromagnético. Esses domínios de listras fornecem naturalmente trilhas lineares unidimensionais, ao longo das quais o deslizamento antiskyrmion é iniciado em baixas densidades de corrente e sem deflexão transversal pelo efeito Hall antiskyrmion.
De acordo com os pesquisadores, a maior mobilidade dos antiskyrmions no fundo da faixa helicoidal pode ser bem compreendida por meio de simulações micromagnéticas e da teoria de fixação coletiva, permitindo que potenciais de fixação aleatórios sejam facilmente eliminados.
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Influência da direção da corrente elétrica, densidade e período de pulso no deslizamento do antiskyrmion ao longo do domínio de faixa reta. Crédito: Instituto de Física
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Merons à temperatura ambiente deslizando em domínios de listras em campo zero. Crédito: Instituto de Física
Além disso, este método pode ser estendido ao movimento deslizante de merons ou skyrmions em domínios de listras, demonstrando ainda mais sua aplicabilidade geral.
Assim, a demonstração e compreensão abrangente do movimento antiskyrmion ao longo de trilhas naturalmente retas em baixas densidades de corrente, enquanto supera a deflexão sob uma ampla faixa de temperatura e campo magnético zero, oferece uma nova perspectiva para aplicações (anti)skyrmion em spintrônica.