Các nhà khoa học quan sát thực nghiệm sự trượt của antiskyrmion được dẫn động bởi dòng điện

Nhóm của Giáo sư Zhang Ying từ Viện Vật lý thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc (CAS), phối hợp với các trường đại học trong nước và Phòng thí nghiệm Quốc gia Los Alamos ở Hoa Kỳ, đã quan sát thực nghiệm sự trượt phản bầu trời do dòng điện dẫn động.

Tác phẩm của họ đã được xuất bản trong Vật liệu tự nhiên vào ngày 11.

Skyrmions từ tính (chống) với các cấu trúc spin được bảo vệ theo cấu trúc liên kết đầy hứa hẹn là đơn vị thông tin thế hệ tiếp theo trong các thiết bị điện tử học. Khả năng vận chuyển (chống) skyrmion bằng dòng điện đặc biệt thú vị để lưu trữ và xử lý dữ liệu hiệu quả cao. Tuy nhiên, những thách thức lớn là độ lệch ngang không mong muốn về phía rìa mẫu và sự hủy diệt cuối cùng do lực Magnus từ hiệu ứng Hall (chống) skyrmion.

Dưới sự hỗ trợ nhất quán của Thành viên CAS Shen Baogen, nhóm nghiên cứu của Giáo sư Zhang đã thiết lập một nền tảng mô tả đặc tính từ hóa chuyên dụng với kính hiển vi chùm ion tập trung, Kính hiển vi điện tử truyền qua Lorentz (L-TEM) và nhiều giá đỡ tại chỗ, v.v.

Nền tảng này là một phương tiện mạnh mẽ để nghiên cứu trực tiếp các miền tôpô với độ phân giải không gian cực cao trong các trường bên ngoài khác nhau. Các nhà nghiên cứu đã sử dụng nền tảng này để nghiên cứu một cách có hệ thống việc tạo và vận dụng skyrmion trên nhiều loại vật liệu, từ đó tích lũy được kinh nghiệm phong phú.

Trong nghiên cứu này, các nhà nghiên cứu đã chứng minh thành công cơ chế động lực học trượt thẳng của các phản bầu trời được điều khiển bởi dòng điện ở nhiệt độ phòng và không có sự hiện diện của từ trường bên ngoài trong Mn._1.4Nam châm bất đối PtSn.

Thành tựu này được hiện thực hóa bằng cách nhúng các phản bầu trời vào các miền sọc xoắn ốc có tương quan chặt chẽ, trái ngược với thao tác thông thường của các bầu trời tôpô trong nền sắt từ. Các miền sọc này cung cấp một cách tự nhiên các rãnh tuyến tính một chiều, dọc theo đó quá trình trượt antiskyrmion được bắt đầu ở mật độ dòng điện thấp và không bị lệch ngang bởi hiệu ứng Hall antiskyrmion.

Theo các nhà nghiên cứu, tính di động cao hơn của các phản bầu trời trong nền sọc xoắn ốc có thể được hiểu rõ thông qua mô phỏng vi từ và lý thuyết ghim tập thể, cho phép các điện thế ghim ngẫu nhiên dễ dàng bị mờ đi.

Ngoài ra, phương pháp này có thể được mở rộng sang chuyển động trượt của meron hoặc skyrmion trong miền sọc, thể hiện rõ hơn khả năng ứng dụng chung của nó.

Do đó, việc trình diễn và hiểu biết toàn diện về chuyển động phản skyrmion dọc theo các đường thẳng tự nhiên ở mật độ dòng điện thấp, đồng thời khắc phục độ lệch trong phạm vi nhiệt độ rộng và từ trường bằng 0, mang đến một góc nhìn mới cho các ứng dụng (chống) skyrmion trong điện tử học spin.