p Skyrmions - minúsculos vórtices magnéticos - são considerados candidatos promissores para os dispositivos de memória de informações do futuro, que podem ser capazes de atingir enormes capacidades de armazenamento e processamento de dados. Uma equipe de pesquisa liderada pelo Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) desenvolveu um método para fazer crescer um material de filme fino magnético específico que hospeda esses vórtices magnéticos. Um aspecto central deste novo método é o aquecimento abrupto do material com curto, flashes de luz muito brilhantes, como a equipe internacional, consistindo de cientistas do HZDR, o Instituto Leibniz de Estado Sólido e Pesquisa de Materiais em Dresden, TU Dresden (TUD), e parceiros chineses, descreve no jornal Materiais Funcionais Avançados . p Em 2009, uma equipe de pesquisa fez uma descoberta notável:eles descobriram que minúsculos vórtices magnéticos podem se formar em um material chamado siliceto de manganês - uma liga de manganês e silício. Desde então, esses skyrmions, nomeado após o físico britânico Tony Skyrme, têm sido considerados candidatos promissores para futuros dispositivos de armazenamento magnético. Eles podem ser facilmente formados e apagados de superfícies e não são maiores do que alguns nanômetros (bilionésimos de metro), o que os torna muito menores do que os bits magnéticos nos discos rígidos atuais, que medem cerca de 50 nanômetros.

p "Além disso, skyrmions podem ser melhor direcionados com eletricidade do que com campos magnéticos, como é feito com os discos rígidos atuais, "explica o Dr. Shengqiang Zhou, um físico do Instituto de Pesquisa de Materiais e Física de Feixes de Íons do HZDR. "Mirar com uma corrente elétrica nos permite alcançar melhor escalabilidade, o que pode nos permitir construir dispositivos de armazenamento muito mais densos e rápidos no futuro. "Mas ainda existem alguns obstáculos a superar ao longo do caminho. Entre outras coisas, o silício e o manganês apresentam uma propriedade desfavorável quando formam cristais de siliceto de manganês:em vez de produzir consistentemente um específico, fase bem definida, os dois elementos podem formar muitas fases cristalinas diferentes. Filmes finos de uma liga de Mn-Si, conhecida como fase B20, são particularmente adequados para a formação de skyrmions.

p Fases de cristal indesejáveis

p Produzir esta liga é tudo menos fácil, no entanto, porque outra fase de cristal indesejável, chamado MnSi1.7, inevitavelmente se forma durante o processo de produção, impedindo ou prevenindo a formação de skyrmions. Especificamente, temperaturas mais baixas e resfriamento mais lento do material favorecem MnSi1.7. A equipe de Shengqiang Zhou agora desenvolveu um método que impede sua formação, deixando apenas camadas finas de B20-MnSi impecável.

p O elemento central do novo processo é um tratamento térmico especial. "É um pouco como fazer uma panqueca, "Zhou explica." Tem um gosto melhor quando está crocante por fora e o mais macio possível por dentro. "Quando você despeja a massa em uma panela quente, coze tão rápido que o interior fica bem macio. Quando você assa a massa no forno, Contudo, ele aquece muito mais uniformemente e endurece todo - e você obtém uma panqueca bastante medíocre.

p Aquecimento com flashes

p Então, os especialistas usaram essa estratégia de panqueca de rápido, aquecimento intenso como modelo. "Quando aquecemos um filme fino de manganês colocado em cima de um wafer de silício muito brevemente, introduzimos muito pouca energia no material, "Zhou explica o raciocínio deles." Isso significa que esfriará rápido - tão rápido, na verdade, que o indesejado MnSi1.7 não terá tempo de se formar. "O desafio é como aquecer algo rápida e vigorosamente ao mesmo tempo. O grupo de pesquisa encontrou a solução em brilhante, flashes intensos de luz branca.

p Esses flashes podem ser gerados no "BlitzLab, "um Laboratório de Inovação Helmholtz localizado no campus Rossendorf. Várias séries de medições confirmaram a suposição:" Ao variar a potência dos flashes, fomos capazes de ajustar a proporção das diferentes fases do cristal com grande precisão, "relata Shengqiang Zhou." Quando aplicamos poderes relativamente fortes, filmes finos de puro B20-MnSi se formaram como esperávamos. "

p Como resultado, os skyrmions que podem ser gerados nessas camadas agora são estáveis ​​em uma faixa de temperatura e campo magnético muito mais ampla do que a observada anteriormente neste material. É improvável que o próprio siliceto de manganês seja adequado para uso prático, uma vez que só funciona em temperaturas muito baixas. Mas pode servir como um modelo importante para outros, materiais mais praticáveis. "Muitas ligas apresentam o problema de terem fases diferentes, "Zhou explica." E nossa abordagem pode ajudar a separar essas fases no futuro. "