Het magnetische skyrmion is een actueel onderwerp in de fysica van de gecondenseerde materie, omdat het een veelbelovende kandidaat is als informatiedrager voor het bouwen van nieuwe geheugen- en logische computerapparatuur. Melden in de Nieuw tijdschrift voor natuurkunde , een Chinese Universiteit van Hong Kong, De onderzoeksgroep van Shenzhen (CUHKSZ) en hun medewerkers onthullen de dynamiek van skyrmionen aangedreven door magnonen in beperkte geometrieën. Ze ontdekken dat de positie van een skyrmion efficiënt kan worden gemanipuleerd door de magnon, en verduidelijk het principe van een door magnon aangedreven skyrmion-beweging die van belang kan zijn voor praktische toepassingen.

Het CUHKSZ Applied Spintronics Lab onder leiding van prof. Yan Zhou en multi-institutionele medewerkers rapporteren in detail de beweging en dynamiek van een geïsoleerd skyrmion in een magnetische nanodraad aangedreven door magnonische impulsoverdrachtskrachten. De resultaten van de groep laten zien dat het skyrmion-traject wordt bepaald door een samenspel van beide krachten als gevolg van de magnon en de apparaatgrens in beperkte geometrieën. Ze vinden dat het skyrmion wordt aangetrokken door de aandrijflaag en wordt versneld door de afstotende kracht als gevolg van de apparaatgrens. De onderzoekers ontdekten ook dat wanneer een skyrmion door een sterke drijvende magnon in de drijvende laag wordt geduwd, de skyrmion-snelheid daalt aanzienlijk, en resulteert uiteindelijk in de vernietiging van het skyrmion. Deze nieuwe resultaten bieden een leidraad voor toekomstige experimentele studies over skyrmion-beweging in beperkte geometrieën aangedreven door magnonen.

"Eerdere studies suggereerden dat het skyrmion naar de magnonbron beweegt als gevolg van magnon-skyrmionverstrooiing, maar we merkten dat wanneer de skyrmion dicht bij de rand van het apparaat is, het vertoont verschillende dynamische gedragingen, die worden beheerst door zowel de drijvende kracht als het afstotende potentieel dat voortkomt uit de rand, " zei CUHKSZ-onderzoeker Xichao Zhang, de eerste auteur van de studie.

"Skyrmion-fysica is gecompliceerd in beperkte geometrieën vanwege de aanwezigheid van skyrmion-edge-interacties. We hebben twee opstellingen overwogen waarbij magnons longitudinaal of transversaal ten opzichte van de nanotrack-rand worden geëxciteerd. We vinden dat de longitudinale aandrijving minder efficiënt is, deels vanwege de demping van de magnon, " zei Jing Xia, een andere auteur van de studie. Mevrouw Xia is een Ph.D. student van de School of Science and Engineering en is lid van de groep onder leiding van Prof. Yan Zhou.

"De schema's van door magnon aangedreven skyrmion-bewegingen zouden een energie-efficiënte manier kunnen zijn om informatie te verzenden in op skyrmion gebaseerd circuitgeheugen en circuits, die de weg zouden kunnen effenen voor toepassingen van skyrmionische apparaten van de volgende generatie, " zei Yan Zhou, universitair hoofddocent aan de School of Science and Engineering en de directeur van het CUHKSZ Applied Spintronics Lab.