Un estudio de simulación realizado por investigadores del Centro RIKEN de Ciencias de la Materia Emergente ha demostrado la viabilidad de utilizar láseres para crear y manipular vórtices magnéticos a nanoescala. La capacidad de crear y controlar estos 'skyrmions' podría conducir al desarrollo de dispositivos de almacenamiento de información basados ​​en skyrmion.

La información que consumimos y con la que trabajamos se codifica en forma binaria (como "1" o "0") al cambiar las características de los medios de memoria entre dos estados. A medida que nos acercamos a los límites de rendimiento y capacidad de los medios de memoria convencionales, los investigadores están mirando hacia la física exótica para desarrollar la próxima generación de memorias magnéticas.

Uno de esos fenómenos exóticos es el skyrmion, un establo, Característica magnética similar a un remolino a nanoescala que se caracteriza por un momento magnético en constante rotación. Teóricamente la presencia o ausencia de un skyrmion en cualquier ubicación en un medio magnético podría usarse para representar los estados binarios necesarios para el almacenamiento de información. Sin embargo, Los investigadores han encontrado que es un desafío crear y aniquilar skyrmions de manera confiable de manera experimental debido a la dificultad de probar la mecánica de estos procesos en detalle. El desafío radica en la escala de tiempo increíblemente corta de estos procesos, que con solo una décima de nanosegundo es hasta mil millones de veces más corto que la escala de tiempo observable con el microscopio de Lorentz utilizado para medir las propiedades magnéticas.

Los autores del estudio, Wataru Koshibae y Naoto Nagaosa, buscó una solución a este problema mediante la construcción de un modelo computacional que simula el calentamiento de un material ferromagnético con láseres puntuales (Fig. 1). Este calentamiento localizado crea tanto skyrmions como 'antiskyrmions'. Las simulaciones basado en la física conocida para estos sistemas, mostró que las características de los skyrmions dependen en gran medida de la intensidad y el tamaño del punto del láser. Más lejos, manipulando estos dos parámetros, es posible controlar las características de skyrmion como el tiempo y el tamaño de creación.

"El calor provoca un movimiento aleatorio de los giros magnéticos, "explica Nagaosa." Por lo tanto, nos sorprendió que el calentamiento local creara un objeto ordenado topológicamente no trivial, y mucho menos estructuras compuestas de skyrmions y antiskyrmions "El tema del control es lo que diferencia estas estructuras.

Nagaosa cree que como los skyrmions son bastante estables, estas características a nanoescala podrían posiblemente usarse como un portador de información si se puede lograr un medio confiable para crearlas a voluntad. Por tanto, el trabajo de Koshibae y Nagaosa podría constituir la base del desarrollo de dispositivos de memoria de última generación. El trabajo también proporciona información valiosa sobre la creación de partículas topológicas, que es crucial para avanzar en el conocimiento en muchas otras áreas de la física.