Quando os pesquisadores usam um microscópio óptico Kerr para ampliar filmes finos de material magnético, dadas as condições certas, eles observam uma espécie de furacão magnético em microescala. Os físicos chamam essas estruturas magnéticas semelhantes a um redemoinho de skyrmions. A ideia é usar esse fenômeno para dispositivos de armazenamento ou processamento de dados. Para essas aplicações, o movimento dos mini-turbilhão, que atuam como partículas autônomas ou as chamadas quase-partículas, deve ser explorado.
Os skyrmions podem se mover tanto devido aos efeitos da temperatura quanto por correntes elétricas. Enquanto "empurrões" mais poderosos são necessários para certas aplicações, o movimento térmico aleatório é desejável para outras, como na computação não convencional.

Fixar:quando os skyrmions encontram o 'curso de obstáculos'

Os filmes de material fino nanômetro em que skyrmions podem ser observados nunca são perfeitos. Como resultado, esses pequenos redemoinhos magnéticos podem ficar presos – um efeito conhecido como fixação. Na maioria dos casos, eles ficam tão presos que não conseguem escapar. É como tentar rolar uma bolinha na superfície de uma velha mesa coberta de arranhões e arranhões. Seu caminho será desviado e se houver um recuo grande o suficiente, a bola simplesmente ficará presa. Quando os skyrmions ficam presos assim, isso apresenta desafios, principalmente no que diz respeito a aplicações que dependem do movimento térmico das quase-partículas. A fixação pode levar a uma paralisação completa desse movimento.

Compreendendo os fundamentos da fixação

"Eu usei um microscópio Kerr para estudar skyrmions de apenas um micrômetro de tamanho - ou, para ser mais preciso, seu comportamento de fixação", disse Raphael Gruber, candidato a doutorado e membro da equipe de pesquisa do professor Mathias Kläui da Universidade Johannes Gutenberg. Mainz (JGU). Já existem várias teorias sobre como o efeito ocorre. A maioria deles se concentra em observar os skyrmions como um todo; em outras palavras, eles se concentram no movimento de seus centros. Houve até alguns estudos experimentais, mas na presença de forte fixação onde os skyrmions são incapazes de se mover.

“Minhas investigações são baseadas em uma fixação fraca, permitindo que os skyrmions se movam um pouco e continuem pulando até serem pegos em outro lugar”, explicou Gruber. Seus resultados fornecem novos insights interessantes. "Skyrmions não caem como bolas em um buraco", disse o físico experimental. "O que acontece é que ele gruda em algo em sua superfície." As descobertas correspondentes foram publicadas recentemente em Nature Communications .

O líder do grupo de pesquisa, professor Mathias Kläui, também está encantado com as novas descobertas, que são o resultado de muitos anos de colaboração com grupos de física teórica:Collaborative Research Center, estamos investigando a dinâmica das estruturas de spin juntamente com nossos colegas que trabalham no campo da física teórica. Tenho o prazer de dizer que essa colaboração muito produtiva, especialmente também entre pós-graduados dos grupos envolvidos, gerou esses resultados fascinantes ."

Dr. Peter Virnau, que lidera um grupo de física teórica em Mainz, disse:"Skyrmions são um aspecto relativamente novo em minha pesquisa... Estou feliz que nossos métodos numéricos possam contribuir para uma melhor compreensão dos dados experimentais". + Explorar mais

Redemoinhos magnéticos em espaços confinados