Volgens een artikel gepubliceerd in Nature Communications , onderzoekers onder leiding van prof. Du Haifeng van de Hefei Institutes of Physical Science (HFIPS) van de Chinese Academie van Wetenschappen, samen met prof. Wang Weiwei en prof. Song Dongsheng van Anhui University, en prof. Znag Jiadong van de University of New Hampshire, VS, hebben een geïntegreerde manipulatie van magnetische skyrmionen gerealiseerd door elektrische stromen, waaronder het schrijven, wissen en adresseren van enkele skyrmionen in een CoZnMn-nanostrip bij kamertemperatuur.

"Het biedt de belangrijkste basis voor het bouwen van de op skyrmion gebaseerde racetrack-herinneringen," zei Du.

Sinds het prototype van op skyrmion gebaseerd racetrack-geheugen voor het eerst werd voorgesteld in 2013, wordt magnetische skyrmion beschouwd als een veelbelovende gegevensdrager voor het construeren van de topologische spintronische apparaten, magnetische skyrmion, een topologische niet-triviale vortex-achtige spintextuur. De bewerkingen van skyrmionen die gebruik maken van stroomgeïnduceerd spin-overdracht-koppel in bulk chirale magneten zijn de afgelopen tien jaar echter zeer langzaam gevorderd, aangezien de drie bewerkingen van het schrijven, wissen en adresseren van skyrmions en hun integratie in een enkel micro-apparaat nog steeds ontbreken .

In dit onderzoek ontwierpen en fabriceerden de wetenschappers een aangepaste chip voor in-situ elektrische Lorentz Transmission-elektronenmicroscopie (TEM) -experimenten. Op basis van zo'n chip was de fabricage van de TEM-microdevice volledig compatibel met de conventionele methode om de focusionenbundel uit te lichten, waardoor het hele proces efficiënt was.

Bovendien leerden ze van eerdere ervaringen bij het voorbereiden van monsters door ionenbundelfocussering en maakten ze CoZnMn-nanogestructureerde apparaten met uniforme dikte en vlak oppervlak. Een inkeping met de grootte van ~280 nm aan de rand is ontworpen om vergelijkbaar te zijn met de grootte van een enkel magnetisch skyrmion in CoZnMn (~110 nm).

Een nanoseconde stroompuls werd geïntroduceerd om de magnetische skyrmionen te manipuleren. Door de pulsbreedte en stroomdichtheid te regelen, bereikten ze de geleidelijke generatie en beweging van magnetische skyrmionen.

Afgezien daarvan ontdekten ze dat de skyrmionen rond de inkeping konden worden geëlimineerd door de richting van de elektrische stroom te regelen.

Eindelijk werd de geïntegreerde elektrische besturing van het creëren, vernietigen en verplaatsen van magnetische skyrmionen gerealiseerd in één apparaat, waarmee de basisfuncties van het schrijven, wissen en adresseren van gegevens worden gedemonstreerd.

De kritische stroomdichtheid was bijna een of twee ordes van grootte lager dan die voor het manipuleren van conventionele magnetische domeinwanden, wat het lage vermogen aantoont van op skyrmion gebaseerde racetrack-geheugens, volgens prof. Du.

Deze resultaten hebben volgens het team toepassingen voor op skyrmion gebaseerde geheugen- of logische apparaten. + Verder verkennen

Wetenschappers manipuleren met succes een enkel skyrmion bij kamertemperatuur