Investigadores de la Universidad Johannes Gutenberg de Mainz (JGU) y el Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT) han logrado un gran avance en el campo de los futuros dispositivos de almacenamiento magnético. En marzo de 2016, El equipo internacional investigó estructuras que podrían servir como registros de desplazamiento magnético o dispositivos de memoria de pistas de carreras. Este tipo de almacenamiento promete tiempos de acceso reducidos, alta densidad de información, y bajo consumo energético. Ahora, el equipo de investigación ha logrado el movimiento reproducible mil millones de veces de texturas magnéticas especiales, los llamados skyrmions, entre diferentes posiciones, un proceso clave necesario en los registros de desplazamiento magnético, dando así un paso crítico hacia la aplicación de skyrmions en dispositivos. El trabajo fue publicado en la revista de investigación Física de la naturaleza .

Los experimentos se llevaron a cabo en estructuras de película delgada especialmente diseñadas, es decir., dispositivos multicapa verticalmente asimétricos que presentan simetría de inversión rota, que estabilizaron estructuras de espín especiales llamadas skyrmions. Esas estructuras son similares a una espiral de cabello, y son relativamente difíciles de destruir. Esto les otorga una estabilidad única, que es otro argumento para la aplicación de skyrmions en tales dispositivos espintrónicos.

Los Skyrmions pueden ser desplazados por corrientes eléctricas y sentir una fuerza repulsiva de los bordes de la pista magnética, así como de defectos individuales en el cable. Por lo tanto, pueden moverse relativamente tranquilos a través de la pista. Esta es una propiedad clave para los dispositivos de pista de carreras, que se propone que constan de cabezales de lectura y escritura estáticos, mientras que los bits magnéticos se desplazan en la pista. Sin embargo, Los skyrmions no solo se mueven en paralelo a la corriente aplicada, pero también perpendicular a él. Esto conduce a un ángulo entre la dirección de movimiento del skyrmion y el flujo de corriente llamado ángulo de pasillo del skyrmion. Esto se ha predicho teóricamente. Como resultado, los skyrmions deben moverse bajo este ángulo constante hasta que sean repelidos por el borde del material y luego mantener una distancia constante de él.

Los científicos de JGU y MIT ahora han demostrado que el desplazamiento reproducible mil millones de skyrmions es, Por supuesto, posible, y se puede lograr con altas velocidades. Es más, el ángulo de skyrmion Hall se investigó en detalle. Asombrosamente, resultó ser dependiente de la velocidad de los skyrmions, lo que significa que los componentes del movimiento paralelos y perpendiculares al flujo de corriente no se escalan igualmente con la velocidad de los skyrmions. Esto no se predice en la descripción teórica convencional de los skyrmions. Parte de la solución a este comportamiento inesperado podría ser la deformación de la estructura de giro del skyrmion, pidiendo un esfuerzo más teórico para comprender completamente las propiedades de los skyrmions.

"En campos de investigación altamente competitivos como el de skyrmions, la cooperación internacional con grupos líderes es una ventaja estratégica. En solo dos años después del inicio de la colaboración con nuestros colegas del MIT, ya hemos publicado la segunda vez juntos en un ranking alto Naturaleza diario de grupo. La MAINZ Graduate School of Excellence facilita estancias de investigación de estudiantes de doctorado de los Estados Unidos en Mainz y viceversa y, por lo tanto, contribuye significativamente a la educación internacional y la investigación exitosa en este campo. "dijo el profesor Mathias Kläui del Instituto de Física JGU, quien también es Director de MAINZ.