La ilustración muestra skyrmions en uno de sus modos Eigen (en el sentido de las agujas del reloj). Crédito:Yotta Kippe / HZB
Cu 2 OSeO 3 es un material con propiedades magnéticas inusuales. Los vórtices de espín magnético conocidos como skyrmions se forman dentro de un cierto rango de temperatura cuando están en presencia de un pequeño campo magnético externo. En la actualidad, Se requieren temperaturas moderadamente bajas de alrededor de 60 Kelvin (-213 grados Celsius) para estabilizar su fase, pero parece posible cambiar este rango de temperatura a la temperatura ambiente. Lo emocionante de los skyrmions es que se pueden poner en movimiento y controlar muy fácilmente, ofreciendo así nuevas oportunidades para reducir la energía requerida para el procesamiento de datos.
El trabajo teórico había predicho que debería ser posible usar un campo eléctrico de alta frecuencia para excitar un grupo de skyrmions en la muestra de modo que sus núcleos roten todos juntos. sincrónicamente como un enjambre de peces, en sentido horario o antihorario, o, alternativamente, pueden incluso exhibir un movimiento de "respiración".
Ahora, un equipo ha logrado medir la dinámica de estos skyrmions en detalle por primera vez utilizando una muestra de cristal único de Cu 2 OSeO 3 . "Los métodos de laboratorio convencionales como la resonancia ferromagnética, no pueden detectar directamente la desviación de los espines en la fase skyrmion y, por lo tanto, no son adecuados para observar selectivamente sus excitaciones. Por lo tanto, Tuvimos que pensar en algo nuevo "explica el profesor Christian Back, de la Universidad Técnica de Munich.
En BESSY II, el equipo logró combinar un método de resolución de espín con un campo de microondas externo. "La técnica de dispersión magnética resonante cuando se combina con campos externos vectoriales magnéticos muestra dónde se encuentran los espines en la red y cómo están orientados en el espacio, y todo esto para cada especie de espín elemental que pueda existir en el espécimen, "explica el Dr. Florin Radu, en el Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB), un físico que desarrolló e instaló la estación terminal VEKMAG en cooperación con socios de la Universität Regensburg, Universidad del Ruhr Bochum, y Freie Universität Berlin. La construcción y el desarrollo continuo de la estación VEKMAG cuentan con el apoyo del Ministerio Federal de Educación e Investigación de Alemania (BMBF) y HZB.
Usando excitación de resonancia ferromagnética inducida por campo eléctrico y registrando la intensidad de rayos X de un llamado pico de Bragg, El grupo de investigación demostró experimentalmente por primera vez que los tres modos de oscilación característicos ocurren en Cu 2 OSeO 3 —El equipo observó skyrmions magnéticos girando en el sentido de las agujas del reloj, en sentido anti-horario, y expandirse y contraerse (modo de "respiración"). Esos modos se pueden cambiar y cambiar cambiando la frecuencia del campo de microondas:cada modo dinámico se logra para una determinada frecuencia, que depende además del campo magnético externo, así como de otros parámetros intrínsecos de la muestra. "Este es un primer paso hacia la caracterización de fase específica del movimiento giratorio controlado de skyrmion, "Dice Radu.
