Observación de estructura polar ordenada. a, B, Imágenes TEM de campo oscuro de sección transversal de una (SrTiO3) 16 / (PbTiO3) 16 / (SrTiO3) 16 de tres capas (a) y una superrejilla de [(SrTiO3) 16 / (PbTiO3) 16] 8 (b), revelando una modulación regular en el plano de aproximadamente 8 nm. C, D, Las imágenes STEM de campo oscuro de vista plana muestran la ocurrencia generalizada de características redondas y alargadas de tamaño nanométrico en una tricapa (SrTiO3) 4 / (PbTiO3) 11 / (SrTiO3) 11 (c) y solo características circulares en una [(SrTiO3) 16 / (PbTiO3) 16] 8 superrejilla (d) a lo largo de las direcciones [100] y [010]. Los estudios STEM se repitieron en un mínimo de 10 muestras separadas y las observaciones fueron repetibles. Recuadros, La FFT de las imágenes en cyd muestra una distribución en forma de anillo con intensidades más fuertes a lo largo de las direcciones cúbicas, la misma característica que se observa en los estudios de RSM. Crédito: Naturaleza (2019). DOI:10.1038 / s41586-019-1092-8
Un equipo internacional de investigadores ha descubierto una forma de crear y observar skyrmions polares a temperatura ambiente. En su artículo publicado en la revista Naturaleza , el grupo describe la creación de los skyrmions polares y sus observaciones. Pavlo Zubko, con el Centro de Nanotecnología de Londres, ha publicado un artículo de Noticias y opiniones sobre el trabajo realizado por el equipo en el mismo número de la revista.
Zubko describe a los skyrmions como "pequeños espirales de momentos magnéticos, "y señala que se han realizado muchas investigaciones con ellos porque son muy útiles en aplicaciones de almacenamiento de datos. Pero también señala que encontrar versiones eléctricas de skyrmions ha sido un viaje difícil. Eso puede cambiar, sin embargo, ya que los investigadores con este nuevo esfuerzo informan una forma de crear y observar al menos un tipo de skyrmion de base eléctrica:el skyrmion polar.
Zubko señala que los investigadores comenzaron con la observación de que los ferroeléctricos y ferromagnéticos, a pesar de ser muy diferente, tienen algunas propiedades básicas similares; la magnetización y la polarización espontáneas son solo un ejemplo. Sugiere que es esta propiedad la que hace que ambos sean atractivos para las aplicaciones de almacenamiento de datos. También señala que los científicos han estado buscando durante algún tiempo la polarización en los ferroeléctricos que giran de una manera que podría conducir a la creación de skyrmions. Trabajos anteriores han demostrado que cuando los ferroeléctricos están confinados en la nanoescala, se vuelven más sensibles a las tensiones y a los campos eléctricos, que puede alterar la orientación polar y dar paso a dipolos. En tales escenarios, pequeñas regiones de dipolos con la misma orientación pueden formarse espontáneamente y esas regiones tendrán paredes limítrofes que las separen de otras regiones.
Simulación de un solo skyrmion polar. Las flechas rojas significan que se trata de un skyrmion zurdo. Las otras flechas representan la distribución angular de los dipolos. Crédito:Xiaoxing Cheng, Universidad del Estado de Pensilvania; CONNECTICUT. Nelson, Laboratorio Nacional de Oak Ridge; y Ramamoorthy Ramesh, Laboratorio de Berkeley
El descubrimiento de una investigación financiada por el ejército puede permitir el desarrollo de nuevas estructuras de dispositivos que se pueden utilizar para mejorar la lógica / memoria, sintiendo comunicaciones, y otras aplicaciones para el Ejército y la industria. La imagen demuestra la simulación de quiralidad emergente en skyrmions polares por primera vez en superredes de óxido. Crédito:Xiaoxing Cheng, Universidad del Estado de Pensilvania; CONNECTICUT. Nelson, Laboratorio Nacional de Oak Ridge; y Ramamoorthy Ramesh, Universidad de California, Berkeley
En su trabajo, los investigadores notaron que las paredes del dominio tenían componentes de polarización que eran perpendiculares a los que residían junto a ellos. Descubrieron que todo lo que se necesitaba era hacer un bucle en un muro de dominio entre regiones para forzar el desarrollo de un anillo de polarización, lo que llevó a la creación de burbujas:skyrmions polares. Luego, el equipo utilizó un microscopio electrónico que era capaz de mostrar el desplazamiento atómico para observar los skyrmions. Además, informan que la difracción de rayos X de los skyrmions mostró que tenían quiralidad macroscópica. Zubko sugiere que será necesario trabajar mucho más con los skyrmions para saber si funcionarán con aplicaciones del mundo real. como dispositivos de memoria para pistas de carreras.
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