Los objetos giratorios conocidos como vórtices magnéticos y skyrmions se pueden miniaturizar sin sacrificar la movilidad. ha descubierto un equipo de investigación internacional dirigido por KAUST. Estos hallazgos son relevantes para las futuras tecnologías de memoria de "pistas de carreras" que presentan densidades masivas de bits magnéticos móviles.

En películas magnéticas delgadas en nanómetros, como las aleaciones de hierro-níquel, la región que separa dos dominios o defectos magnéticos puede adoptar pequeños patrones en forma de remolino. Algunos de estos patrones llamado skyrmions, resistir el deshilachamiento incluso cuando están bien empaquetados, y también pueden dirigirse con pequeñas corrientes eléctricas. Estas características han convertido a los skyrmion en objetivos atractivos para la investigación de dispositivos de memoria de alta capacidad. Un concepto envuelve skyrmions alrededor de un bucle y luego pasa por un cabezal de lectura / escritura estacionario para eliminar la necesidad de componentes mecánicos utilizados en los discos duros actuales.

Aurelien Manchon, profesor asociado de ciencia e ingeniería de materiales en la Universidad, señala que una de las principales razones del atractivo de los skyrmions es su capacidad para evitar defectos o parches desiguales en películas delgadas que normalmente atraparían o "pinzarían" una carga magnética. Sin embargo, esta agilidad se ve comprometida cuando los investigadores intentan reducir los skyrmions al tamaño más pequeño posible; cuanto más pequeños se vuelven, más probabilidades hay de que queden inmovilizados debido al aumento relativo en las dimensiones del sitio del defecto.

Para mejorar estos dispositivos, Manchon y colaboradores internacionales intentaron comprender la transferencia de impulso fundamental entre las corrientes de carga y los remolinos magnéticos.

Usando rayos X intensos generados en la fuente de luz avanzada de la Universidad de Berkeley, El equipo capturó imágenes con resolución temporal de patrones de remolinos llamados vórtices magnéticos mientras giraban a lo largo de una pista de medio anillo de nanómetros de ancho. Al identificar la posición del núcleo del vórtice a partir de la secuencia de imágenes, obtuvieron datos precisos sobre un parámetro, conocido como par de transferencia de giro no adiabático, que es crucial para las manipulaciones eléctricas.

Asombrosamente, el par no adiabático medido fue mucho mayor que los valores predichos por los modelos existentes. Para tener en cuenta esta discrepancia, Un análisis teórico de Manchon mostró que la torsión adicional fue proporcionada por otra fuerza:el efecto Hall emergente, que ocurre cuando los electrones viajan a través de un remolino magnético.

"En una palabra, los electrones experimentan una fuerza que los empuja hacia los lados, pero no proviene de la magnetización local en sí; en cambio, surge de la topología de la textura magnética, ", explicó Manchon." Este efecto produce una corriente polarizada de espín adicional que ejerce un par en el remolino ".

Los investigadores encontraron que el par de torsión no adiabático adicional se intensifica cuando se reduce el tamaño del remolino, una fuerza impulsora que puede ofrecer una forma de superar la fijación de defectos a nanoescala. "Este podría ser un compromiso interesante para buscar, especialmente en el contexto del almacenamiento de datos basado en skyrmion, "añadió Manchon.