Den første højhastigheds lige bevægelse af magnetiske skyrmions ved stuetemperatur demonstreret

Forskere ved Tohoku University har, for første gang, med succes demonstreret en dannelse og strøminduceret bevægelse af syntetiske antiferromagnetiske magnetiske skyrmioner. Resultaterne forventes at bane vejen mod nye funktionelle informationsbehandlings- og lagringsteknologier.

Den magnetiske skyrmion er kendt for at være et topologisk objekt, der dukker op i magnetiske systemer. Det besidder evnen til at blive lavet på nanoskala og til at blive drevet af en strøm, viser lovende for forskellige applikationer, hvor information er repræsenteret ved tilstedeværelse, fravær, nummer, eller tilstand af skyrmion. Imidlertid, der er stadig en snublesten - skyrmion Hall -effekten.

Skyrmion Hall-effekten medfører, at skyrmion ikke bevæger sig langs strømmen, men i retningen diagonal i forhold til strømmen på grund af skyrmionens iboende vinkelmoment, forringe enhedernes effektivitet og stabilitet. Som sådan, efterspørgslen er stor efter teknologi, der overvinder skyrmion Hall -effekten.

Forskergruppen - som omfatter professor Hideo Ohno (nuværende præsident for Tohoku University), Lektor Shunsuke Fukami, og ph.d. kandidat Mr. Takaaki Dohi – udviklede en magnetisk stakstruktur, hvor skyrmion flyttes langs strømmen, undgå skyrmion Hall-effekten.

Den udviklede struktur udnytter effektivt tre spintronics-effekter, Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida (RKKY) interaktion, Dzyaloshinskii-Moriya (DM) interaktion, og spin-orbit (SO) interaktion. På grund af RKKY- og DM -interaktionerne en syntetisk antiferromagnetisk koblet (SyAF) skyrmion dannes med succes. Ud over, takket være SO-interaktionen, SyAF skyrmion bevæges med en meget mindre strøm end konventionelle enkelt ferromagnetiske skyrmioner. I øvrigt, undertrykkelse af skyrmion Hall-effekten er bekræftet for SyAF-systemet.

Dette er den første demonstration af dannelsen og strøminduceret bevægelse af magnetiske skyrmioner, der omgår skyrmion Hall-effekten ved stuetemperatur. Ultimativt, det nuværende fund forventes at åbne vejen til nyere spintronics-enheder, hvor topologi, der opstår i magnetiske materialer, udnyttes fuldt ud.