Crédito:Tohoku University
A matéria se comporta de maneira diferente quando é minúscula. Na nanoescala, corrente elétrica corta montanhas de partículas, girando-os em vórtices que podem ser usados intencionalmente na computação quântica. As partículas se organizam em um mapa topológico, mas as linhas ficam borradas à medida que os elétrons se fundem em quasipartículas indistinguíveis com propriedades mutáveis. O truque é aprender como controlar esses materiais mutáveis.
Pela primeira vez, pesquisadores deram uma olhada microscópica neste processo. A equipe internacional já publicou seus resultados em 11 de julho, 2019 em Física das Comunicações , uma Natureza Diário.
Em certos materiais condutores, como manganês silício (MnSi), as quasipartículas podem se acumular em um skyrmion magnético com uma forma e movimento semelhantes a vórtices. O skyrmion cria uma rede de pontos de conexão dentro do cristal MnSi.
"Skyrmions magnéticos têm atraído interesse devido ao potencial para aplicações de spintrônica, "disse Taku Sato, autor do estudo e professor do Instituto de Pesquisa Multidisciplinar para Materiais Avançados da Universidade de Tohoku.
Spintrônica refere-se à eletrônica teórica que não depende apenas do estado de carga de uma corrente, mas também nas características dos elétrons para transferir e armazenar informações quânticas.
"O primeiro passo para realizar tais aplicações spintrônicas de skyrmions pode ser o controle da corrente elétrica do fluxo de skyrmions, "Sato disse." Uma vez criado, o skyrmion quase nunca pode ser aniquilado. Também se acopla fortemente ao fluxo de corrente elétrica, o que significa que é preciso pouca corrente para mover o sistema. "
Ilustração esquemática dos skyrmions magnéticos em MnSi. As setas representam momentos magnéticos em MnSi. As setas vermelhas indicam que os momentos correspondentes têm componentes fora do plano negativos, enquanto os azuis são positivos. Crédito:D. Okuyama, Tohoku University
Reflexões magnéticas da estrutura do skyrmion em MnSi. Crédito:D. Okuyama, Tohoku University
Os pesquisadores especulam que a estrutura do skyrmion magnético se move na mesma direção com a direção da corrente elétrica aplicada. Perto da borda da amostra, a deformação plástica da estrutura do skyrmion magnético ocorre, resultando no comportamento de contra-rotação das reflexões do skyrmion magnético. Crédito:D. Okuyama, Tohoku University
Para entender como a corrente elétrica afeta as mudanças do skyrmion magnético sob uma corrente elétrica, os pesquisadores usaram um método chamado espalhamento de nêutrons de pequeno ângulo. Eles alimentaram um feixe de nêutrons através de um cristal MnSi, fazendo com que as partículas do skyrmion reajam - os nêutrons literalmente se espalham contra e ao redor dos componentes do sistema skyrmion. A forma como eles se espalham informa aos pesquisadores sobre o sistema.
Nesse caso, os pesquisadores viram que a estrutura da rede do skyrmion estava deformada, fazendo com que o movimento de vórtice do skyrmion mude. Eles também viram que as bordas do skyrmion foram significativamente perturbadas, quase como se estivesse empurrando contra si mesmo. Sato atribui isso ao que chamou de "bordas fixas". O skyrmion pode empurrar contra seus limites mais externos, causando atrito.
"Esse efeito de fricção não foi relatado até o momento, pelo que temos conhecimento, "Sato disse." É uma informação fundamental fundamental para o design realista do dispositivo spintrônica utilizando símbolos magnéticos. "
Sato e sua equipe planejam investigar melhor a dinâmica dos skyrmions magnéticos com o objetivo final de desenvolver dispositivos spintrônicos.
