Enostavno zaznavanje magnetnih skyrmions | 2020

Vsebina:

Anonim

Stabilne vrtine v magnetnih materialih so bile napovedane pred več kot 25 leti, vendar je bila eksperimentalna realizacija dosežena šele pred kratkim. Odkritje takšnih skyrmions v tankih magnetnih filmih in večplastnih materialih, ki se že uporabljajo v današnji tehnologiji, in možnost, da se ti skyrmioni premaknejo pri zelo nizki gostoti električnega toka, je odprlo perspektivo, da jih uporabimo kot bit v novih napravah za shranjevanje podatkov.

Do sedaj so bile posamezne magnetne vrtine zaznane z elektronsko mikroskopijo ali s spremembo upora v tunelskem stiku z magnetno sondo. Z raziskovalnim tunelskim mikroskopom so raziskovalci z Univerze v Hamburgu lahko dokazali, da se upornost spreminja tudi pri uporabi nemagnetnih kovin pri takih meritvah. "V našem poskusu lahko premikamo kovinsko konico nad površino z atomsko natančnostjo, s čimer lahko izmerimo upor na različnih položajih v nebu", pravi Christian Hanneken, doktorski študent v skupini prof. Rolanda Wiesendangerja. . To omogoča dokaz za lokalno spremenljivo upornost v magnetnem vrtincu. "Ugotovili smo, da je sprememba upora do 100%, kar omogoča preprosto shemo za odkrivanje nebesnih kamnov", pojasnjuje dr. Kirsten von Bergmann.

V sodelovanju s fizikalnimi teoretiki z Univerze v Kielu so raziskovalci lahko identificirali izvor spremembe upora v magnetnem vrtincu: to je posledica odklonov med atomskimi magneti od enega atoma do drugega. Večji kot med sosednjimi atomskimi magneti, močnejša je sprememba električnega upora. "Elektroni imajo spin in s tem interakcijo z magnetnimi strukturami", pravi prof. Stefan Heinze z Univerze v Kielu. Ko elektroni potujejo skozi magnetni vrtinec, občutijo odklon med atomskimi magneti, kar vodi do lokalne spremembe upora materiala. „Ta učinek smo lahko razumeli z obsežnimi numeričnimi računalniškimi simulacijami elektronskih lastnosti in razvili preprost model za ta učinek“, pojasnjuje doktorski študent Fabian Otte.

V prihodnjih aplikacijah bi lahko ta na novo odkrit učinek izkoristili za preprosto branje nebesnih bitov. Možnost uporabe poljubnih kovinskih elektrod znatno poenostavi izdelavo in delovanje takšnih novih naprav za shranjevanje.