Un nou vârtej magnetic, sau skyrmion, ar putea îmbunătăți stocarea datelor

Vârtejurile magnetice numite skyrmioni au primit o nouă întorsătură.

Oamenii de știință au creat o nouă versiune a vârtejurilor atomice, în care câmpurile magnetice minuscule ale atomilor individuali dintr-un material se aranjează într-un model de vârtej. Cunoscuți sub numele de skyrmioni antiferomagnetici, noile structuri au câteva avantaje care le-ar putea face mai ușor de lucrat decât soiurile găsite anterior, au raportat cercetătorii pe 2 septembrie în Materiale de natură. Dacă da, această dezvoltare ar putea spori speranța de a folosi Skyrmions pentru a stoca date și pentru a crea hard disk-uri mai mici și mai rapide (SN: 2/7/18).

Skyrmionii au fost creați anterior în materiale cunoscute sub numele de feromagneți, în care câmpul magnetic mic al fiecărui atom se aliniază cu cel al vecinilor săi. Acele câmpuri aliniate sunt sursa capacității feromagneților de a atașa doodle-urile copiilor pe frigider. Dar oamenii de știință nu creaseră încă skyrmioni în antiferomagneți, unde câmpul magnetic al fiecărui atom este opus față de cel al vecinului său, anulând câmpul magnetic.

Antiferomagneții sunt greu de lucrat. Așadar, cercetătorii au creat o versiune sintetică, stratificarea materialelor magnetice astfel încât magnetizarea dintr-un strat să anuleze celălalt strat, mimând lipsa unui câmp magnetic a unui antiferomagnet. Modificând proprietățile fiecărui strat, echipa a optimizat condițiile pentru producerea de skyrmioni și apoi le-a fotografiat folosind microscopia cu forță magnetică.

„Sunt foarte impresionat”, spune cercetătorul de materiale Axel Hoffmann de la Universitatea Illinois din Urbana-Champaign. „Acesta a fost într-adevăr un efort de tur de forță.”

Oamenii de știință cred că skyrmionii s-ar putea îmbunătăți pe hard disk-urile standard împachetând mai multe date într-un spațiu mai puțin, dar pentru asta, skyrmionii trebuie să fie mici. Versiunile mai mari ale spiralelor magnetice au o dimensiune de sute de nanometri – și nu le vor tăia. Cercetătorii prezic că, cu reglaj fin, ar putea micșora skyrmionii antiferomagnetici până la 10 nanometri în diametru.

„Acesta este regimul mărimii skyrmionului care devine cu adevărat interesant”, spune fizicianul Vincent Cros de la Unité Mixte de Physique CNRS/Thales din Palaiseau, Franța, un coautor al studiului.

Skyrmionii pot fi, de asemenea, mutați în interiorul unui material prin curenți electrici, permițând oamenilor de știință să transfere datele dintr-un loc în altul, de exemplu, atunci când este timpul să citească datele. Acest lucru ar putea evita necesitatea pieselor fragile în mișcare găsite în hard disk-urile tradiționale. Dar există o problemă: datorită modelelor lor învolburate, skyrmionii au tendința de a accelera la un unghi față de curentul de intrare, ceea ce îi face greu de controlat. Dar skyrmionii antiferomagnetici, cu orientările lor alternative, sunt atrași efectiv în două direcții simultan. Aceasta înseamnă că ar trebui să călătorească drept înainte, în raport cu curentul și ar putea fi mai ușor de manipulat.