Fig. 1:Ilustración de un skyrmion magnético con un diámetro de solo unos pocos nanómetros en una película de cobalto atómicamente delgada. Los pequeños conos de colores representan los "imanes atómicos" de cada átomo de cobalto. Crédito:S. Meyer, Uni Kiel
Desde su descubrimiento experimental, Los skyrmions magnéticos, pequeños nudos magnéticos, se han convertido en el foco de la investigación. Científicos de Hamburgo y Kiel han podido demostrar que los skyrmions magnéticos individuales con un diámetro de solo unos pocos nanómetros pueden estabilizarse en películas metálicas magnéticas incluso sin un campo magnético externo. Informan sobre su descubrimiento en la revista. Comunicaciones de la naturaleza .
La existencia de skyrmions magnéticos como objetos similares a partículas fue predicha hace 30 años por físicos teóricos, pero solo pudo probarse experimentalmente en 2013. Se descubrieron skyrmions con un diámetro de micrómetros a unos pocos nanómetros en diferentes sistemas de materiales magnéticos. Aunque pueden generarse en una superficie de pocos átomos y manipularse con corrientes eléctricas, muestran una alta estabilidad frente a influencias externas. Esto los convierte en candidatos potenciales para futuros dispositivos lógicos o de almacenamiento de datos. Para ser competitivo en aplicaciones tecnológicas, sin embargo, Los skyrmions no solo deben ser muy pequeños, pero también estable sin un campo magnético aplicado.
Los investigadores de las universidades de Hamburgo y Kiel han dado ahora un paso importante en esta dirección. Sobre la base de cálculos numéricos de la mecánica cuántica realizados en las supercomputadoras de la Alianza de Supercomputación del Norte de Alemania (HLRN), los físicos de Kiel pudieron predecir que los skyrmions individuales con un diámetro de solo unos pocos nanómetros aparecerían en una forma atómicamente delgada, película de cobalto ferromagnético (ver Fig. 1). "La estabilidad de los nudos magnéticos en estas películas se debe a una competencia inusual entre diferentes interacciones magnéticas, "dice Sebastian Meyer, Doctor. estudiante del grupo de investigación del Prof. Stefan Heinze en la Universidad de Kiel.
Fig.2:Medición de microscopía de efecto túnel de barrido de la superficie de la muestra, un skyrmion magnético se puede reconocer aquí como un anillo dorado. Crédito:A. Kubetzka, Universität Hamburg
Esta predicción fue posteriormente confirmada por investigadores de Hamburgo en torno a la Dra. Kirsten von Bergmann utilizando microscopía de túnel de barrido de alta resolución. Las mediciones de baja temperatura de Marco Perini, Doctor. estudiante del grupo de investigación del Prof.Dr. Roland Wiesendanger, muestran skyrmions magnéticos en las películas de cobalto preparadas sin que sea necesario aplicar un campo magnético externo (ver Fig. 2). "Hasta aquí, Los skyrmions individuales casi siempre han sido generados por campos magnéticos. En nuestras películas de metal, los skyrmions ocurren espontáneamente, "explica Kirsten von Bergmann." Para futuras aplicaciones en electrónica de espín, los skyrmions no solo deben ser estables a temperaturas extremadamente bajas, como en las películas de metal investigadas, pero también a temperatura ambiente. Para realizar este próximo paso hacia la aplicación, la competencia entre las diferentes interacciones magnéticas que se encuentran aquí puede hacer una contribución importante ".
