Los científicos del Laboratorio Ames del Departamento de Energía de EE. UU. Han descubierto la dinámica de relajación de un estado de campo cero en skyrmions, un fenómeno magnético giratorio que tiene aplicaciones potenciales en el almacenamiento de datos y dispositivos espintrónicos.

Los Skyrmions son remolinos o vórtices a nanoescala de polos magnéticos que forman celosías dentro de un material magnético, un tipo de cuasipartícula que puede atravesar el material, empujado por la corriente eléctrica. Esas propiedades han capturado la fascinación de los científicos, que piensan que el fenómeno podría conducir al próximo gran avance en el almacenamiento de datos, haciendo que la tecnología digital sea aún más rápida y más pequeña.

Hay algunos grandes desafíos que superar, sin embargo. Hasta hace poco, los skyrmions eran un fenómeno que solo se observaba a temperaturas extremadamente bajas. También, Las fuerzas magnéticas externas los hacen actualmente imprácticos para las aplicaciones.

"Para ser realmente útil en un dispositivo, Estos vórtices magnéticos deben poder existir sin la 'ayuda' de un campo magnético externo, "dijo Lin Zhou, científico de la División de Ciencias e Ingeniería de Materiales del Laboratorio Ames.

Con eso en mente, ella y otros investigadores del Laboratorio Ames investigaron FeGe, un material magnético de hierro-germanio que ha demostrado skyrmions en los rangos de temperatura más altos hasta la fecha en cristales con un similar, o estructura B20.

Los científicos de Ames Lab con colaboradores externos pudieron establecer una red de skyrmion en una muestra mediante la exposición a campos magnéticos y el sobreenfriamiento con nitrógeno líquido. Con un método de microscopía de alta resolución llamado microscopía electrónica de transmisión de Lorentz (L-TEM), el equipo pudo observar la red de skyrmion en un campo magnético cero, y luego observe la descomposición de los skyrmions a medida que la temperatura se calienta. Esta observación directa proporcionó nueva información crítica sobre cómo se comportan los skyrmions y cómo vuelven a un estado magnético "normal" (lo que los científicos llaman metaestable).

"Hemos estabilizado estos skyrmions sin un campo magnético, y nuestras técnicas de microscopía nos permitieron ver realmente cómo cambian los vórtices con el tiempo, temperatura, y campo magnético; Creemos que proporciona una base muy sólida para que los teóricos comprendan mejor este fenómeno, "Dijo Zhou.

La investigación se analiza con más detalle en el documento, "Dinámica de relajación de Skyrmions de campo cero en un amplio rango de temperatura, "escrito por Licong Peng, Ying Zhang, Liqin Ke, Tae-Hoon Kim, Qiang Zheng, Jiaqiang Yan, X.-G. Zhang, Yang Gao, Shouguo Wang, Jianwang Cai, Boagen Shen, Robert J. McQueeney, Adam Kaminski, Matthew J. Kramer, y Lin Zhou; y publicado en Nano letras .