Crédito:Universidad de Tohoku
La materia se comporta de manera diferente cuando es pequeña. A nanoescala, la corriente eléctrica atraviesa montañas de partículas, haciéndolos girar en vórtices que pueden usarse intencionalmente en la computación cuántica. Las partículas se organizan en un mapa topológico, pero las líneas se difuminan cuando los electrones se fusionan en cuasipartículas indistinguibles con propiedades cambiantes. El truco consiste en aprender a controlar esos materiales cambiantes.
Por primera vez, Los investigadores han examinado este proceso desde un punto de vista microscópico. El equipo internacional ha publicado ahora sus resultados el 11 de julio, 2019 en Física de las comunicaciones , a Naturaleza diario.
En ciertos materiales conductores, como el manganeso silicio (MnSi), las cuasipartículas pueden acumularse en un skyrmion magnético con una forma y movimiento de vórtice. El skyrmion crea una red de puntos de conexión dentro del cristal MnSi.
"Los skyrmions magnéticos han atraído interés debido al potencial de aplicaciones espintrónicas, "dijo Taku Sato, autor del estudio y profesor del Instituto de Investigación Multidisciplinaria de Materiales Avanzados de la Universidad de Tohoku.
La espintrónica se refiere a la electrónica teórica que se basa no solo en el estado de carga de una corriente, sino también sobre las características de los electrones para transferir y almacenar información cuántica.
"El primer paso para realizar tales aplicaciones espintrónicas de skyrmions puede ser el control de la corriente eléctrica del flujo de skyrmion, "Dijo Sato." Una vez creado, el skyrmion casi nunca puede ser aniquilado. También se acopla fuertemente al flujo de corriente eléctrica, lo que significa que se necesita muy poca corriente para mover el sistema ".
Ilustración esquemática de los skyrmions magnéticos en MnSi. Las flechas representan momentos magnéticos en MnSi. Las flechas rojas indican que los momentos correspondientes tienen componentes negativos fuera del plano, mientras que los azules positivos. Crédito:D. Okuyama, Universidad de Tohoku
Reflexiones magnéticas de la celosía skyrmion en MnSi. Crédito:D. Okuyama, Universidad de Tohoku
Los investigadores especulan que la red magnética de skyrmion se mueve en la misma dirección que la dirección de la corriente eléctrica aplicada. Cerca del borde de la muestra, se produce la deformación plástica de la red magnética-skyrmion, resultando en el comportamiento de contrarrotación de los reflejos magnéticos del skyrmion. Crédito:D. Okuyama, Universidad de Tohoku
Para comprender cómo afecta la corriente eléctrica a los cambios magnéticos del skyrmion bajo una corriente eléctrica, los investigadores utilizaron un método llamado dispersión de neutrones de ángulo pequeño. Impulsaron un haz de neutrones a través de un cristal MnSi, haciendo que las partículas de skyrmion reaccionen, los neutrones se dispersan literalmente contra y alrededor de los componentes del sistema de skyrmion. La forma en que se dispersan les dice a los investigadores sobre el sistema.
En este caso, los investigadores vieron que la estructura de celosía del skyrmion estaba deformada, provocando que el movimiento de vórtice del skyrmion cambie. También vieron que los bordes del skyrmion estaban significativamente alterados, casi como si se empujara contra sí mismo. Sato atribuye esto a lo que llamó "bordes fijados". El skyrmion podría empujar contra sus límites más externos, causando fricción.
"Hasta la fecha no se ha informado de tal efecto de fricción, que sepamos, ", Dijo Sato." Es información clave fundamental para el diseño realista de dispositivos espintrónicos que utilizan sykrmions magnéticos ".
Sato y su equipo planean investigar más a fondo la dinámica de los skyrmions magnéticos con el objetivo final de desarrollar dispositivos espintrónicos.
