A ilustração demonstra skyrmions em um de seus modos Eigen (sentido horário). Crédito:Yotta Kippe / HZB
Cu 2 OSeO 3 é um material com propriedades magnéticas incomuns. Os vórtices magnéticos de rotação conhecidos como skyrmions são formados dentro de uma certa faixa de temperatura quando na presença de um pequeno campo magnético externo. Atualmente, temperaturas moderadamente baixas de cerca de 60 Kelvin (-213 graus Celsius) são necessárias para estabilizar sua fase, mas parece possível mudar essa faixa de temperatura para a temperatura ambiente. O empolgante dos skyrmions é que eles podem ser colocados em movimento e controlados com muita facilidade, oferecendo assim novas oportunidades para reduzir a energia necessária para o processamento de dados.
O trabalho teórico previu que deveria ser possível usar um campo elétrico de alta frequência para excitar um grupo de skyrmions na amostra de modo que seus núcleos girassem todos juntos, sincronizadamente como um enxame de peixes, sentido horário ou anti-horário, ou, alternativamente, podem até exibir um movimento de "respiração".
Agora, uma equipe conseguiu medir a dinâmica desses skyrmions em detalhes pela primeira vez usando uma amostra de cristal único de Cu 2 OSeO 3 . "Métodos convencionais de laboratório, como ressonância ferromagnética, não podem detectar deflexão direta dos spins na fase skyrmion e, portanto, não são adequados para observar seletivamente suas excitações. Portanto, tivemos que inventar algo novo, "explica o Prof. Christian Back, da Universidade Técnica de Munique.
A equipe teve sucesso no BESSY II ao combinar um método de resolução de spin com um campo de micro-ondas externo. "A técnica de espalhamento magnético ressonante, quando combinada com campos externos vetoriais magnéticos, mostra onde os spins estão localizados na rede e como estão orientados no espaço, e todos estes para cada espécie de spin elementar que possa existir no espécime, "explica o Dr. Florin Radu, no Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB), um físico que desenvolveu e configurou a estação final VEKMAG em cooperação com parceiros da Universität Regensburg, Ruhr University Bochum, e Freie Universität Berlin. A construção e o desenvolvimento contínuo da estação VEKMAG são apoiados pelo Ministério Federal Alemão de Educação e Pesquisa (BMBF) e pelo HZB.
Usando excitação de ressonância ferromagnética induzida por campo elétrico e registrando a intensidade de raios-X de um chamado pico de Bragg, o grupo de pesquisa demonstrou experimentalmente pela primeira vez que todos os três modos de oscilação característicos ocorrem no Cu 2 OSeO 3 - a equipe observou skyrmions magnéticos girando no sentido horário, sentido anti-horário, e expandindo e contraindo (modo "respirando"). Esses modos podem ser alternados e revertidos alterando a frequência do campo de micro-ondas:Cada modo dinâmico é obtido para uma certa frequência, que depende ainda mais do campo magnético externo, bem como de outros parâmetros intrínsecos da amostra. "Este é um primeiro passo para a caracterização específica de fase do movimento giratório do skyrmion controlado, "Radu diz.
