Frustreret bimeron viser rig og eksotisk dynamik

Topologiske spin-teksturer i magnetiske systemer med udvekslingsfrustration, såsom skyrmioner og bimeroner, kan vise ikke-triviel topologi og eksotisk dynamik.

I et nyligt arbejde udført af et internationalt forskerhold fra Kina, Japan, og Australien, forfatterne studerer teoretisk de statiske og dynamiske egenskaber af topologisk ikke-trivielle bimeroner i et ferromagnetisk monolag med udvekslingsfrustration og magnetisk anisotropi i planet.

De finder, at bimeronet viser rig dynamik induceret af spin-orbit drejningsmomenter, som afhænger af opsætningen af ​​kørestrøm samt topologien af ​​bimeron. De viser beregningsmæssigt, at frustrerede bimeroner kan fusioneres på en måde, der respekterer topologibevaringen. I analogi med kernefysik, frustrerede bimeroner med højere topologiske ladninger er mere energetisk gunstige. Denne undersøgelse tyder på, at spindynamikken i frustrerede magneter kan være mere kompleks og forskelligartet end i konventionelle chirale magneter.

Resultaterne blev offentliggjort online den 27. april i tidsskriftet Fysisk gennemgang B , i et papir af Prof. Yan Zhou's Group fra The Chinese University of Hong Kong, Shenzhen (CUHKSZ), og fire samarbejdspartnere fra University of Tokyo, Japan, Shinshu Universitet, Japan, University of New South Wales, Australien, og Sichuan Normal University, Kina.

"Tidligere studerede vi skyrmions dynamik i frustrerede spinsystemer med konkurrerende interaktioner, " siger Dr. Xichao Zhang, en postdoc forsker ved CUHKSZ, og den første forfatter til undersøgelsen. "Nu, vi tænker på andre topologiske spin-teksturer. Bimeron er et topologisk modstykke til skyrmion, og den bærer også en heltals topologisk ladning. Ja, i dette arbejde fandt vi numerisk ud, at frustrerede bimeroner har nogle nye funktioner i dynamik. For eksempel, den kan drives i enten lineær bevægelse eller rotation."

"Bimeroner kan tjene som topologisk beskyttede informationsstykker i magnetiserede systemer i planet. Fordelen ved frustrerede ferromagnetiske film i planet er, at de kan være vært for stabile bimeroner med forskellige topologiske ladninger, giver således mulighed for mere avancerede logiske operationer i disse systemer, " forklarer Dr. Oleg A. Tretiakov, lektor ved University of New South Wales, og medforfatteren til denne undersøgelse.

"Både skyrmioner og bimeroner kan bruges som ikke-flygtige informationsbærere, så det er værd at studere de statiske og dynamiske egenskaber af disse topologiske spin teksturer i forskellige magnetiske systemer, hvilket vil være nyttigt for design af fremtidige spintronic-enheder baseret på dem, " forklarer Dr. Yan Zhou, lektor i CUHKSZ, og den tilsvarende forfatter til undersøgelsen.