Cuando los investigadores usan un microscopio óptico Kerr para acercar películas delgadas de material magnético, en las condiciones adecuadas, observan una especie de huracán magnético a microescala. Los físicos llaman a estas estructuras magnéticas similares a torbellinos skyrmions. La idea es utilizar este fenómeno para dispositivos de almacenamiento o procesamiento de datos. Para esas aplicaciones, se debe aprovechar el movimiento de los minitorbellinos, que a su vez actúan como partículas independientes o las llamadas cuasipartículas.

Los skyrmions pueden moverse tanto por efectos de temperatura como por corrientes eléctricas. Si bien se necesitan "empujes" más potentes para ciertas aplicaciones, el movimiento térmico aleatorio es deseable para otras, como en la informática no convencional.

Fijación:cuando los skyrmions se encuentran con la 'carrera de obstáculos'

Las películas de materiales del grosor de un nanómetro en las que se pueden observar skyrmions nunca son perfectas. Como resultado, estos pequeños torbellinos magnéticos pueden atascarse, un efecto conocido como fijación. En la mayoría de los casos, quedan tan atrapados que no pueden escapar. Es como tratar de hacer rodar una pequeña pelota sobre la superficie de una mesa vieja cubierta de rayones y muescas. Su camino se desviará y si hay una muesca lo suficientemente grande, la pelota simplemente se atasca. Cuando los skyrmions quedan atrapados de esta manera, plantean desafíos, particularmente con respecto a las aplicaciones que dependen del movimiento térmico de las cuasipartículas. La fijación puede conducir a una parada completa de este movimiento.

Comprender los fundamentos de la fijación

"He usado un microscopio Kerr para estudiar skyrmions de solo un micrómetro de tamaño o, para ser más precisos, su comportamiento de fijación", dijo Raphael Gruber, candidato a doctorado y miembro del equipo de investigación del profesor Mathias Kläui en la Universidad Johannes Gutenberg. Maguncia (JGU). Ya hay una serie de teorías sobre cómo se produce el efecto. La mayoría de ellos se concentran en mirar a los skyrmions como un todo; en otras palabras, se enfocan en el movimiento de sus centros. Incluso se han realizado algunos estudios experimentales, pero en presencia de fuertes fijaciones donde los skyrmions no pueden moverse en absoluto.

"Mis investigaciones se basan en una fijación débil que permite que los skyrmions se muevan un poco y sigan saltando hasta que quedan atrapados en otro lugar", explicó Gruber. Sus resultados proporcionan nuevos conocimientos interesantes. "Los skyrmions no caen como bolas en un agujero", dijo el físico experimental. “Lo que pasa es que se pega a algo en su superficie”. Los hallazgos correspondientes han sido publicados recientemente en Nature Communications .

El líder del grupo de investigación, el profesor Mathias Kläui, también está encantado con los nuevos hallazgos, que son el resultado de muchos años de colaboración con grupos de física teórica:"Bajo los auspicios del Programa Prioritario Skyrmionics financiado por la Fundación Alemana de Investigación y Spin+X Centro de Investigación Colaborativa, hemos estado investigando la dinámica de las estructuras de espín junto con nuestros homólogos que trabajan en el campo de la física teórica. Me complace decir que esta colaboración muy productiva, especialmente entre los posgraduados de los grupos involucrados, ha generado estos fascinantes resultados. ."

El Dr. Peter Virnau, que dirige un grupo de física teórica en Mainz, dijo:"Los Skyrmions son un aspecto relativamente nuevo en mi investigación... Me alegra que nuestros métodos numéricos puedan contribuir a una mejor comprensión de los datos experimentales". + Explora más

Remolinos magnéticos en espacios confinados