В последнее время возможность других топологических дефектов, встроенных в ДГ или объединенных с ними, привлекла внимание в связи с их потенциальным применением в различных областях физики. Некоторые примеры этих «дефектов внутри дефектов», называемые DW-скирмионами и DW-бимеронами.
Хотя теоретические модели подтверждают существование этих дефектов, они не наблюдались экспериментально – не раньше.
В новом исследовании, опубликованном в Nature Communications, доцент Масахиро Нагао из Университета Нагоя, Япония, и его коллеги использовали просвечивающую электронную микроскопию Лоренца (LTEM) для визуализации этих дефектов.
Они могли делать это, пропуская электроны и наблюдая их отклонения через тонкую магнитную пленку. Топологические дефекты представляли собой контрастирующие пары светлых и темных областей. Используя эту технику, команда визуализировала топологические дефекты в хиральной магнитной тонкой пленке из кобальта, цинка и марганца.
Первоначально исследователи наблюдали единичный дефект DW, когда пленка не была намагничена. Намагничивая пленку, пропуская магнитное поле, перпендикулярное пленке, они могли наблюдать развитие двух типов доменных стенок. Обычные ДГ были видны как черные линии, в то время как цепочки бимеронов ДГ были видны как яркие эллиптические точки на изображениях LTEM. Эти два типа ДГ появлялись попеременно и попарно.
Исследователи отметили, что эти DW увеличивались по мере увеличения напряженности магнитного поля и, наконец, исчезали после достижения определенного порога. Чтобы подтвердить свое открытие, исследователи использовали уравнение переноса интенсивности для получения магнитных распределений, которые выявили противоположные намагниченности по обе стороны цепочки доменных стенок, подтвердив, что они являются бимеронами доменных границ.
Наконец, исследователи смогли предложить объяснение этих дефектов и механизма их образования.
Как объясняет профессор Нагао: «В наших тонких пленках киральных магнитов мы показываем связанные и изолированные бимеры, играющие роль и связанные с ДГ, соответственно, которые реализуются не только за счет компонента плоской магнитной анизотропии, но также за счет комбинации взаимодействия Дзялошинского-Мориа. , внеплоскостная магнитная анизотропия, дипольное взаимодействие и эффект Зеемана."
Выводы команды проливают свет на топологические дефекты в киральных магнитах и имеют значение в областях физики, связанных с топологией, от космологических масштабов длины до конденсированного состояния.