Los (anti) skyrmions magnéticos son remolinos microscópicamente pequeños que se encuentran en clases especiales de materiales magnéticos. Estos nanoobjetos podrían usarse para albergar datos digitales por su presencia o ausencia en una secuencia a lo largo de una banda magnética. Un equipo de científicos de los institutos Max Planck (MPI) de Física de Microestructuras en Halle y de Física Química de Sólidos en Dresde y la Universidad Martin Luther Halle-Wittenberg (MLU) ha hecho ahora la observación de que los skyrmions y antiskyrmions pueden coexistir provocando la posibilidad de ampliar sus capacidades en dispositivos de almacenamiento. Los resultados fueron publicados en la revista científica Comunicaciones de la naturaleza .

Con los volúmenes cada vez mayores de datos digitales de la creciente cantidad de dispositivos, la demanda de capacidad de almacenamiento de datos se ha incrementado drásticamente en los últimos años. Las tecnologías de almacenamiento convencionales están luchando por mantenerse al día. Al mismo tiempo, el consumo de energía cada vez mayor de estos dispositivos, unidades de disco duro (HDD) y memorias de acceso aleatorio (RAM), está en desacuerdo con un panorama energético "verde". Se requieren dispositivos completamente nuevos que tengan un mayor rendimiento con un consumo de energía drásticamente reducido.

Una propuesta prometedora es el dispositivo magnético de almacenamiento de memoria para pistas de carreras. Consiste en bandas magnéticas nanoscópicas (las pistas de carreras) en las que los datos se codifican en nanoobjetos magnéticos, típicamente por su presencia o ausencia en posiciones específicas. Un posible nano-objeto es un (anti) skyrmion magnético:se trata de un remolino de magnetización extremadamente estable con un tamaño que puede variar desde micrómetros hasta nanómetros. Estos objetos se pueden escribir y borrar, Lea y, Más importante, movido por corrientes, por lo tanto, permite que la pista de carreras funcione sin partes móviles. "Al apilar varias pistas de carreras, uno encima del otro, para crear un dispositivo de almacenamiento de memoria innatamente tridimensional, la capacidad de almacenamiento se puede aumentar drásticamente en comparación con las unidades de estado sólido e incluso las unidades de disco duro. Es más, un dispositivo de memoria de circuito de este tipo funcionaría con una fracción del consumo de energía de los dispositivos de almacenamiento convencionales. Seria mucho mas rapido y sería mucho más compacto y confiable, "explica el profesor Stuart Parkin, director del MPI de Física de Microestructuras en Halle y profesor Alexander von Humboldt en MLU.

"Skyrmions y antiskyrmions son remolinos magnéticos 'opuestos'. Sin embargo, hasta hace poco, se creía que estos dos objetos distintos solo pueden existir en diferentes clases de materiales ", explica la profesora Ingrid Mertig del instituto de física de MLU. El equipo de investigación de los institutos Max Planck en Halle y Dresden y MLU ha descubierto ahora que los antiskyrmions y los skyrmions pueden coexistir bajo ciertas condiciones en el mismo material. Dr. Börge Göbel, miembro del grupo de investigación de Mertig, proporcionó la explicación teórica de las inesperadas observaciones experimentales que llevó a cabo Jagannath Jena en el grupo de Parkin. Los materiales monocristalinos medidos, Compuestos de Heusler, fueron preparados por el Dr. Vivek Kumar en el grupo de la profesora Claudia Felser en el MPI en Dresde.

Los skyrmions y antiskyrmions se estabilizan en diferentes materiales mediante una interacción magnética que está directamente ligada a la estructura del material huésped. En algunos materiales solo se pueden formar skyrmions, mientras que en otros materiales, Los antiskyrmions son energéticamente preferidos por esta interacción. Sin embargo, Lo que antes se pasó por alto es que los imanes individuales de cada material (los "dipolos magnéticos") también interactúan significativamente entre sí a través de su interacción dipolo-dipolo. Esta interacción siempre prefiere los skyrmions. Por esta razón, incluso los "materiales antiskyrmion" pueden exhibir skyrmions (pero no al revés). Esto sucede preferiblemente a medida que se baja la temperatura. A una temperatura de transición crítica, los dos objetos distintos coexisten.

Además de su relevancia fundamental, este hallazgo permite una versión avanzada del almacenamiento de datos de la memoria de la pista de carreras, donde una secuencia de bits podría, por ejemplo, estar codificado por una secuencia de skyrmions (bit '1') y antiskyrmions (bit '0'). Este concepto sería más confiable que las pistas de carreras convencionales.