Эта работа может стать ключом к созданию нового типа устройства, называемого памятью "скирмионного трека", в котором используются топологические текстуры электронного спина, обеспечивающие гораздо большую энергоэффективность по сравнению с обычными электронными устройствами. По сути, этот тип памяти включает использование токов выровненного по спину электричества, чтобы магнитный домен проходил мимо магнитных «головок чтения / записи» – носителей информации, которые действуют как единицы или нули. В случае скирмионов наличие и отсутствие скирмиона может служить немного информации.
Однако что оказалось трудным, так это эффективное измерение скирмионов без использования сильных электрических токов.
В текущей работе, опубликованной в Science Advances, группа под руководством Сючжэня Ю из Центра науки о новых веществах RIKEN приступила к работе с тонкой пленкой германида железа, типа материала, известного как гелимагнетик, что упрощает управлять небольшими магнитными вихрями, называемыми скирмионами. Важно отметить, что пленка, использованная для исследования, была проявлена с надрезом, что позволило локализовать спиновой ток в определенной области рядом с углом надреза.
Обычно скирмионы возникают как часть структуры, называемой кристаллом скирмиона, которая включает в себя ряд вихрей и, следовательно, ее довольно трудно перемещать. Важной целью исследования было изолировать отдельные скирмионы и управлять ими, облегчая их перемещение, но это сложный процесс. Экспериментируя с направленными токами и записывая результаты с помощью последовательной просвечивающей электронной микроскопии Лоренца, группа нашла точку, в которой они могли изолировать отдельные скирмионы и записать, как они перемещаются, на основе известных процессов, таких как топологический эффект Холла.
По словам Сючжэнь Юя, возглавлявшего исследовательскую группу: «Благодаря этой работе мы продемонстрировали, что можно манипулировать и отслеживать отдельные скирмионы и их кристаллы, используя относительно низкий электрический ток, и мы надеемся, что это поможет выработке большего количества энергии. эффективная память на беговой дорожке, а также нейроморфные вычисления. Мы понимаем, что существуют ограничения в отношении того, насколько скирмионы могут быть перемещены, и планируем работать, разрабатывая двухслойную систему, которая может размещать комбинированные скирмионы, для дальнейшего улучшения устройства, чтобы его можно было применить на практике."