Forskere afslører skyrmion-fysik drevet af magnoner i begrænsede geometrier

Den magnetiske skyrmion er et aktuelt hot emne inden for kondenseret stofs fysik, da det er en lovende kandidat som informationsbærer til at bygge nye hukommelses- og logiske computerenheder. Rapportering i New Journal of Physics , et kinesisk universitet i Hong Kong, Shenzhen (CUHKSZ) forskningsgruppe og deres samarbejdspartnere afslører dynamikken i skyrmioner drevet af magnoner i begrænsede geometrier. De finder ud af, at positionen af ​​en skyrmion effektivt kan manipuleres af magnonen, og belyse princippet om en magnon-drevet skyrmion-bevægelse, som kunne være af interesse for praktiske anvendelser.

CUHKSZ Applied Spintronics Lab ledet af Prof. Yan Zhou og multi-institutionelle samarbejdspartnere rapporterer i detaljer bevægelsen og dynamikken af ​​en isoleret skyrmion i en magnetisk nanotråd drevet af magnoniske momentum-overførselskræfter. Gruppens resultater viser, at skyrmionbanen er bestemt af et samspil mellem begge kræfter på grund af magnonen og enhedsgrænsen i afgrænsede geometrier. De opdager, at skyrmion tiltrækkes af det drivende lag og accelereres af den frastødende kraft på grund af enhedens grænse. Forskerne fandt også ud af, at når en skyrmion skubbes ind i det drivende lag af en stærk drivende magnon, skyrmions hastighed falder betydeligt, og resulterer i sidste ende i ødelæggelsen af ​​skyrmion. Disse nye resultater giver en guide til fremtidige eksperimentelle undersøgelser af skyrmions bevægelse i begrænsede geometrier drevet af magnoner.

"Tidligere undersøgelser tydede på, at skyrmion bevæger sig mod magnon-kilden på grund af magnon-skyrmion-spredning, men vi bemærkede, at når skyrmion er tæt på enhedens kant, det viser forskellige dynamiske adfærd, som er styret af både drivkraften og det frastødende potentiale, der opstår fra kanten, " sagde CUHKSZ-forsker Xichao Zhang, undersøgelsens første forfatter.

"Skyrmion-fysik er kompliceret i begrænsede geometrier på grund af tilstedeværelsen af ​​skyrmion-kant-interaktioner. Vi overvejede to opsætninger, hvor magnoner exciteres enten på langs eller på tværs af nanosporets kant. Vi finder, at den langsgående kørsel er mindre effektiv delvist på grund af dæmpningen af magnonen, " sagde Jing Xia, en anden forfatter til undersøgelsen. Ms. Xia er ph.d. studerende fra School of Science and Engineering og er medlem af gruppen ledet af prof. Yan Zhou.

"Skemaerne med magnon-drevne skyrmion-bevægelser kunne tilbyde energieffektive metoder til at overføre information i skyrmion-baseret racerbanehukommelse og kredsløb, som kunne bane vejen for næste generation af skyrmion-enheder, " sagde Yan Zhou, lektor ved School of Science and Engineering og direktør for CUHKSZ Applied Spintronics Lab.