Implementering og rekonfiguration af magnetiske skyrmions-baserede logiske porte i ét enkelt nanospor

I et enkelt nanospor har et forskerhold opnået udslettelse, fusion og shunting af to skyrmioner med modsat chiralitet via lokal vending af DMI, samt fastgørelseseffekten af ​​energibarrierer på skyrmioner.

Denne undersøgelse blev ledet af prof. Hongxin Yang (Ningbo Institute of Materials Technology and Engineering, Chinese Academy of Sciences) og Dr. Dongxing Yu (Ningbo Institute of Materials Technology and Engineering, Chinese Academy of Sciences). Første-principberegninger blev udført af prof. Hongxin Yang, og mikromagnetiske simuleringer af magnetisk skyrmion-dynamik blev udført af Dongxing Yu.

"Disse dynamiske opførsel af magnetiske skyrmioner er meget mulige til design af magnetiske skyrmion-baserede spintroniske enheder såsom logiske porte, transistorer, komplementær racerbanehukommelse osv.," siger professor Hongxin Yang. Med stigningen i chirale multiferroiske materialer og fremkomsten af ​​DMI chiralitetskoblingsmekanisme vil de magnetiske skyrmions-baserede logiske porte forhåbentlig blive forenklet til ét enkelt nanospor og opnå den fuldstændige rekonstruktion af boolske logiske porte.

Dr. Dongxing Yu, Prof. Hongxin Yang, Prof. Mairbek Chshiev, sammen med nobelprismodtager-fysiker Prof. Albert Fert, udforskede sammenhængen mellem rekonstruktionen af ​​logiske porte og dynamikken i magnetiske skyrmioner. Ved lokalt at kontrollere DMI-kiraliteten rekonstruerede holdet de ikke-flygtige energibarrierer for at skifte forskellige magnetiske skyrmion-dynamiske fænomener, hvilket muliggjorde implementering og rekonfiguration af logiske funktioner, herunder OG, ELLER, IKKE, NAND, NOR, XOR og XNOR.

"Enhver to af disse funktioner eller operationer kan let transformeres fra den ene til den anden ved at skifte DMI's chiralitet ved hjælp af spændingsstyring i et enkelt nanospor, og skyrmioner kan genbruges efter hver operation," siger Dongxing Yu. Baseret på fastgørelses- og depinningsfunktionen af ​​ikke-flygtige energibarrierer, simulerede holdet også "tændt" og "sluk"-tilstandene for en skyrmion-transistor og skyrmion-bit-nulstilling. "Dette vil være en gavnlig udforskning af konstruktionen af ​​spintroniske enheder ved at manipulere topologisk ikke-trivielle magnetiske strukturer såsom magnetiske skyrmioner," siger Hongxin Yang.

Sammenlignet med andre rekonfigurerbare logiske porte, der kræver en kombination af flere strimler eller en kaskade af simple funktioner for at udføre to eller flere logiske operationer, realiserede denne undersøgelse implementeringen og rekonfigurationen af ​​syv slags logiske funktioner til et enkelt nanospor gennem mikromagnetiske simuleringer, hvilket yderligere forenklede designet af de spin-baserede logiske enheder og fremme den potentielle anvendelse af magnetiske skyrmions-baserede logiske porte inden for informationsbehandling.

Forskningen blev offentliggjort i National Science Review . + Udforsk yderligere

Deterministisk integreret manipulation af magnetiske skyrmioner opnået i nanostruktureret enhed