Los investigadores de la Universidad Johannes Gutenberg de Mainz JGU y el Instituto de Tecnología de Massachusetts MIT han logrado otro avance importante en el campo de los futuros dispositivos de almacenamiento magnético. Ya en marzo de 2016, el equipo internacional investigó estructuras que podrían servir como magnéticas.dispositivos de memoria de registro de desplazamiento o pista de carreras. Este tipo de almacenamiento promete tiempos de acceso bajos, alta densidad de información y bajo consumo de energía. Ahora, el equipo de investigación logró el movimiento reproducible mil millones de veces de texturas magnéticas especiales, llamadas skyrmions, entre diferentes posiciones, que es exactamente el proceso necesario en los registros de desplazamiento magnético, dando así un paso crítico hacia la aplicación de skyrmions en dispositivos. El trabajo fue publicado en la revista de investigación Física de la naturaleza .
Los experimentos se llevaron a cabo en estructuras de película delgada especialmente diseñadas, es decir, dispositivos multicapa verticalmente asimétricos que exhiben una simetría de inversión rota y, por lo tanto, estabilizan estructuras de espín especiales llamadas skyrmions. Esas estructuras son similares a una espiral de cabello y son relativamente difíciles de destruir.Esto les otorga una estabilidad única, que es otro argumento para la aplicación de skyrmions en tales dispositivos espintrónicos.
Dado que los skyrmions pueden ser desplazados por las corrientes eléctricas y sentir una fuerza repulsiva de los bordes de la pista magnética, así como de defectos únicos en el cable, pueden moverse relativamente sin molestias a través de la pista. Esta es una propiedad muy deseada para dispositivos de pista de carreras, que se supone que consisten en cabezales de lectura y escritura estáticos, mientras que los bits magnéticos se desplazan en la pista. Sin embargo, es otro aspecto importante de la dinámica del skyrmion que los skyrmions no solo se mueven paralelos a la corriente aplicada, sino que tambiénperpendicular a él. Esto conduce a un ángulo entre la dirección de movimiento del skyrmion y el flujo de corriente llamado ángulo de Skyrmion Hall, que puede predecirse teóricamente. Como resultado, los skyrmions deberían moverse bajo este ángulo constante hasta que el repelente los comience a repeler.borde del material y luego mantenga una distancia constante hacia él.
Dentro de su último proyecto de investigación, los científicos de JGU y MIT ahora demostraron que el desplazamiento reproducible de miles de millones de skyrmions es realmente posible y puede lograrse a altas velocidades. Además, el ángulo de Skyrmion Hall fue investigado en detalle. Sorprendentemente, resultódepende de la velocidad de los skyrmions, lo que significa que los componentes del movimiento paralelos y perpendiculares al flujo de corriente no se escalan de manera equitativa con la velocidad de los skyrmions. Esto no se predice en la descripción teórica convencional de skyrmions.La solución de este comportamiento inesperado podría ser la deformación de la estructura de giro del skyrmion, que requiere un esfuerzo más teórico para comprender completamente las propiedades de los skyrmions.
"Me alegra que la colaboración entre la Universidad de Mainz y el MIT ya haya producido la segunda publicación de alto rango. Considerando especialmente el poco tiempo desde que comenzó la colaboración, esto es excepcional y estoy feliz de poder participar en ella".dijo Kai Litzius, primer autor del artículo de Nature Physics. Litzius es un erudito de la Escuela de Graduados de Excelencia "Ciencia de los Materiales en Mainz" MAINZ y miembro del equipo dirigido por el profesor Mathias Kläui.
"En campos de investigación altamente competitivos como el de skyrmions, la cooperación internacional con grupos líderes es una ventaja estratégica. Solo dos años después del comienzo de la colaboración con nuestros colegas del MIT, ya hemos publicado la segunda vez juntos enuna revista de alto rango del grupo Nature. La Escuela de Graduados de Excelencia MAINZ facilita estancias de investigación de estudiantes de doctorado de los Estados Unidos en Mainz y viceversa y, por lo tanto, contribuye significativamente a la educación internacional y a la investigación exitosa en este campo ", enfatizó el profesor Mathias Kläui deInstituto de Física de JGU, quien también es Director de MAINZ.
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Materiales proporcionado por Johannes Gutenberg Universitaet Mainz . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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