Observação da estrutura polar ordenada. uma, b, Imagens TEM de campo escuro transversal de uma (SrTiO3) 16 / (PbTiO3) 16 / (SrTiO3) 16 tricamada (a) e uma [(SrTiO3) 16 / (PbTiO3) 16] 8 superrede (b), revelando uma modulação regular no plano de cerca de 8 nm. c, d, A imagem STEM de campo escuro de visão plana mostra a ocorrência generalizada de características arredondadas e alongadas de tamanho nanométrico em uma tricamada (SrTiO3) 4 / (PbTiO3) 11 / (SrTiO3) 11 (c) e apenas características circulares em uma [(SrTiO3) 16 / (PbTiO3) 16] 8 superrede (d) ao longo das direções [100] e [010]. Os estudos STEM foram repetidos em um mínimo de 10 amostras separadas e as observações foram repetidas. Inserções, FFT das imagens em ced mostram uma distribuição semelhante a um anel com intensidades mais fortes ao longo das direções cúbicas - o mesmo recurso visto em estudos RSM. Crédito: Natureza (2019). DOI:10.1038 / s41586-019-1092-8
Uma equipe internacional de pesquisadores descobriu uma maneira de criar e observar skyrmions polares em temperatura ambiente. Em seu artigo publicado na revista Natureza , o grupo descreve a criação dos skyrmions polares e suas observações. Pavlo Zubko, com o London Centre for Nanotechnology, publicou um artigo News and Views sobre o trabalho realizado pela equipe na mesma edição da revista.
Zubko descreve skyrmions como "minúsculas espirais de momentos magnéticos, "e observa que muitas pesquisas foram feitas com eles porque são muito úteis em aplicativos de armazenamento de dados. Mas ele também observa que encontrar versões elétricas de skyrmions tem sido uma jornada difícil. Isso pode mudar, Contudo, enquanto os pesquisadores com este novo esforço relatam uma maneira de criar e observar pelo menos um tipo de skyrmion eletricamente baseado - o skyrmion polar.
Zubko observa que os pesquisadores começaram com a observação de que ferroelétricos e ferromagnéticos, apesar de ser muito diferente, têm algumas propriedades básicas semelhantes - magnetização espontânea e polarização são apenas um exemplo. Ele sugere que é essa propriedade que torna tanto um atrativo para aplicativos de armazenamento de dados. Ele também observa que os cientistas estão procurando há algum tempo por polarização em ferroselétricos que giram de uma forma que pode levar à criação de skyrmions. Trabalhos anteriores mostraram que, quando os ferroelétricos estão confinados à nanoescala, eles se tornam mais sensíveis a tensões e campos elétricos, que pode alterar a orientação polar e dar lugar a dipolos. Em tais cenários, pequenas regiões de dipolos com a mesma orientação podem se formar espontaneamente e essas regiões terão paredes de fronteira separando-os de outras regiões.
Simulação de um único skyrmion polar. Setas vermelhas significam que este é um skyrmion canhoto. As outras setas representam a distribuição angular dos dipolos. Crédito:Xiaoxing Cheng, Universidade Estadual da Pensilvânia; C.T. Nelson, Laboratório Nacional de Oak Ridge; e Ramamoorthy Ramesh, Berkeley Lab
A descoberta da pesquisa financiada pelo exército pode permitir o desenvolvimento de novas estruturas de dispositivos que podem ser usadas para melhorar a lógica / memória, de detecção, comunicações, e outras aplicações para o Exército, bem como para a indústria. Imagem demonstra simulação de quiralidade emergente em skyrmions polares pela primeira vez em superredes de óxido. Crédito:Xiaoxing Cheng, Universidade Estadual da Pensilvânia; C.T. Nelson, Laboratório Nacional de Oak Ridge; e Ramamoorthy Ramesh, Universidade da Califórnia, Berkeley
Em seu trabalho, os pesquisadores notaram que as paredes do domínio tinham componentes de polarização perpendiculares aos que residiam ao lado delas. Eles descobriram que bastou fazer um loop em uma parede de domínio entre as regiões para forçar o desenvolvimento de um anel de polarização, que levou à criação de bolhas - skyrmions polares. A equipe então usou um microscópio eletrônico capaz de mostrar o deslocamento atômico para observar os skyrmions. Eles relatam ainda que a difração de raios-X dos skyrmions mostrou que eles tinham quiralidade macroscópica. Zubko sugere que muito mais trabalho precisará ser feito com os skyrmions para descobrir se eles funcionarão com aplicativos do mundo real, como dispositivos de memória de pista de corrida.
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