Onderzoekers van de Tohoku University hebben, Voor de eerste keer, met succes een vorming en stroomgeïnduceerde beweging van synthetische antiferromagnetische magnetische skyrmionen aangetoond. De bevindingen zullen naar verwachting de weg vrijmaken voor nieuwe functionele informatieverwerkings- en opslagtechnologieën.

Het magnetische skyrmion staat bekend als een topologisch object dat naar voren komt in magnetische systemen. Het bezit het vermogen om op nanoschaal te worden gemaakt en te worden aangedreven door een stroom, veelbelovend voor verschillende toepassingen waarbij informatie wordt weergegeven door de aanwezigheid, afwezigheid, nummer, of de staat van het skyrmion. Echter, er blijft één struikelblok:het skyrmion Hall-effect.

Het skyrmion Hall-effect houdt in dat het skyrmion niet meebeweegt met de stroom, maar in de richting diagonaal op de stroom vanwege het inherente impulsmoment van het skyrmion, verslechtering van de efficiëntie en stabiliteit van apparaten. Als zodanig, er is veel vraag naar technologie die het skyrmion Hall-effect overwint.

De onderzoeksgroep, waaronder professor Hideo Ohno (huidige voorzitter van de Tohoku University), Universitair hoofddocent Shunsuk Fukami, en Ph.D. kandidaat Mr. Takaaki Dohi - ontwikkelde een magnetische stapelstructuur waarin het skyrmion langs de stroom wordt verplaatst, het skyrmion Hall-effect vermijden.

De ontwikkelde structuur maakt effectief gebruik van drie spintronica-effecten, Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida (RKKY) interactie, Dzyaloshinskii-Moriya (DM) interactie, en spin-baan (SO) interactie. Vanwege de RKKY- en DM-interacties, een synthetisch antiferromagnetisch gekoppeld (SyAF) skyrmion is succesvol gevormd. In aanvulling, dankzij de SO-interactie, de SyAF skyrmion wordt verplaatst met een veel kleinere stroom dan conventionele enkelvoudige ferromagnetische skyrmionen. Bovendien, onderdrukking van het skyrmion Hall-effect wordt bevestigd voor het SyAF-systeem.

Dit is de eerste demonstratie van de vorming en stroomgeïnduceerde beweging van magnetische skyrmionen die het skyrmion Hall-effect bij kamertemperatuur omzeilen. uiteindelijk, de huidige bevinding zal naar verwachting de weg openen naar nieuwere spintronica-apparaten waarin topologie die ontstaat in magnetische materialen volledig wordt benut.