Los imanes y los fenómenos magnéticos sustentan la gran mayoría del almacenamiento de datos moderno, y las escalas de medición para la investigación centrada en los comportamientos magnéticos continúan reduciéndose con el resto de la tecnología digital. Skyrmions, por ejemplo, son una especie de nanomaimán, compuesto por un conjunto de electrones de espín correlacionado que actúan como un imán topológico en ciertas superficies microscópicas. Las propiedades precisas, como la orientación de giro, de estos nanoimanes pueden almacenar información. Pero, ¿cómo podría mover o manipular estos nanoimanes a voluntad para almacenar los datos que desea?
Nueva investigación de un alemán-estadounidense. La colaboración ahora demuestra tal capacidad de lectura / escritura usando ráfagas de electrones, codificación de estructuras de energía topológica lo suficientemente robustas para posibles aplicaciones de almacenamiento de datos. Como informa el grupo esta semana en Letras de física aplicada , la magnetización de estas excitaciones de conjunto, o cuasipartículas, se controla adaptando el perfil de los pulsos de electrones, variando el número total de electrones o su ancho en el espacio.
"El trabajo muestra cómo la magnetización de imanes a nanoescala puede ser dirigida por intensos pulsos de electrones ultracortos, "dijo Alexander Schäffer, estudiante de doctorado en Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg en Halle, Alemania, y autor principal del artículo. "Los experimentos en SLAC ya demostraron el límite máximo de velocidad de la conmutación magnética con este esquema. Aquí mostramos que los pulsos de electrones personalizados pueden escribir rápidamente, borrar o cambiar texturas magnéticas protegidas topológicamente como skyrmions ".
Hasta aquí, Schäffer dice que solo hay unas pocas aplicaciones realizadas de estos skyrmions, que son relativamente nuevos en la vanguardia de la física del estado sólido, pero sus propiedades y las capacidades de investigación actuales los hacen maduros para las tecnologías de próxima generación.
"En la tradición del campo de la dinámica de espín en nanoestructuras, Todavía aprecio la idea de dispositivos de memoria no volátiles (a largo plazo), como la comunidad de espintrónica también persigue, ", dijo." La agradable interacción entre el concepto matemático de las barreras de energía topológicas y las propiedades de transporte físico de los skyrmions, que son muy móviles son los aspectos más destacados para mí ".
Estas excitaciones magnéticas no solo son controlables, pero los resultados del equipo confirman muchas de las comprensiones dinámicas proporcionadas por la teoría. Es más, sus resultados demuestran el potencial para lograr una transcripción de carga topológica similar mediante pulsos láser, cuya energía más baja y libre de masa ofrece una serie de beneficios prácticos.
"Estas cuasipartículas son robustas contra perturbaciones externas, y, por lo tanto, suelen ser difíciles de manipular, y tienen un alto potencial para aplicaciones en almacenamiento de datos e informática, ", Dijo Schäffer." Me sorprendió positivamente la buena concordancia entre los experimentos, análisis y resultados numéricos, lo que me dio una buena sensación al continuar por este camino. Un segundo punto fue el hallazgo de que las texturas se pueden escribir con una intensidad de haz mucho menor utilizando pulsos de electrones muy enfocados. Esto hace que su explotación tecnológica esté al alcance ya que la configuración requerida de microscopía electrónica ultrarrápida de alta energía se está desarrollando actualmente en SLAC y en otros lugares del mundo ".
Este importante paso se presta a muchos más en la evolución de la investigación de vanguardia de esta generación a los discos duros de la próxima generación. A medida que continúan desarrollando su investigación, Schäffer y sus colaboradores buscan una aplicabilidad más amplia de varias maneras.
"Se requiere un mayor desarrollo en las configuraciones para poder escribir estructuras skyrmiónicas en películas extendidas, donde no podemos sacar provecho de confinamientos geométricos como en los nanodiscos, ", Dijo Schäffer." Los próximos pasos son múltiples. Por supuesto, una realización experimental es lo que buscamos con nuestros colegas experimentales, especialmente la cuestión de qué tan bueno el comportamiento de conmutación entre diferentes estados topológicos puede ser cubierto por nuestros cálculos. Una simulación completa de TEM de muestras magnéticas irradiadas con láser es uno de nuestros grandes objetivos en este momento ".
