Een gezamenlijk onderzoeksproject van de Johannes Gutenberg University Mainz (JGU) en het Massachusetts Institute of Technology (MIT), dat eerder het gebruik van nieuwe spinstructuren voor toekomstige magnetische opslagapparaten aantoonde, heeft opnieuw een mijlpaal bereikt. Het internationale team werkt aan structuren die kunnen dienen als magnetische schuifregisters, zogenaamde racetrack-geheugenapparaten. Dit type opslag belooft lage toegangstijden, hoge informatiedichtheid, en een laag energieverbruik. De nieuwe inzichten gepubliceerd in Natuur Elektronica licht werpen op de effecten van temperatuur op de dynamiek van skyrmionen. Volgens de bevindingen van de onderzoekers, skyrmionen bewegen efficiënter bij hogere temperaturen, en hun banen hangen alleen af ​​van de snelheid van de skyrmionen. Dit maakt het ontwerp van het apparaat aanzienlijk eenvoudiger.

Skyrmions zouden in de toekomst kunnen dienen als databits voor racetrack-geheugenapparaten

De teams van JGU en MIT observeerden een miljardvoudige reproduceerbare beweging van skyrmionen, een nieuwe topologisch gestabiliseerde spinstructuur die een veelbelovende kandidaat is voor gebruik als databits in het circuitapparaat. De laatste experimenten werden uitgevoerd in dunne films van magnetisch materiaal die skyrmionen stabiliseren bij en boven kamertemperatuur, wat een functie is die vereist is voor elke toepassing. Zoals later bleek, er zijn momenteel grenzen aan de snelheid van een skyrmion, veroorzaakt door zijn vervormingen, die moeten worden overwonnen, mogelijk in antiferromagnetische materialen.

"Dit is een geweldig moment, omdat we lange tijd hebben gewerkt om deze studie af te ronden. Nu we weten dat skyrmionen een miljard keer kunnen worden verplaatst en bij hoge temperaturen die typisch zijn voor de binnenkant van een computer, we kunnen ons concentreren op het aanpakken van het hogesnelheidsregime en het apparaat van zijn experimentele staat krijgen tot superieur aan bestaande opslagtechnologie, " zei dr. Kai Litzius, hoofdauteur van het artikel. Litzius voerde dit werk uit aan de Johannes Gutenberg Universiteit Mainz, gecombineerd met een onderzoeksverblijf aan het MIT. Na het afronden van zijn Ph.D., hij verhuisde naar de Verenigde Staten om als postdoctoraal medewerker aan het MIT te werken.

Professor Mathias Kläui, corresponderende auteur van het artikel, zegt, "Ik ben erg blij dat de volgende stap is gezet voor het gebruik van skyrmionen als magnetische bits in nieuwe apparaten. De internationale samenwerking met toonaangevende partneruniversiteiten is cruciaal om dergelijk werk en dergelijke samenwerkingen mogelijk te maken, en uitwisselingen van mensen vormen een hoeksteen van onze graduate onderwijsprogramma's."