Feixes magnéticos estáveis alcançados à temperatura ambiente e campo magnético zero
Cenário de criação de feixes skyrmion de campo zero e suas configurações magnéticas tridimensionais. um Cenário de criação de pacotes skyrmion. As imagens abaixo exibem imagens Fresnel simuladas correspondentes. b –d Contorno de m z = −0,1 na superfície superior (z = 0 nm), na camada intermediária (z = 80 nm) e a superfície inferior (z = 160 nm) de um Q = 2 pacote. ⊙ e ⊗\otimes representam orientações para cima e para baixo da polaridade. e –g Configurações magnéticas nas camadas superior, intermediária e inferior do Q = 2 pacotes. A roda de cores representa as magnetizações. Crédito:Nature Communications (2024). DOI:10.1038/s41467-024-47730-6 Recentemente, a equipe de pesquisa liderada pelo Prof. Du Haifeng do laboratório de Alto Campo Magnético dos Institutos de Ciências Físicas de Hefei da Academia Chinesa de Ciências alcançou feixes magnéticos estáveis à temperatura ambiente sem a necessidade de qualquer campo magnético externo.
Seu trabalho é publicado na Nature Communications .
Estruturas magnéticas topológicas são um tipo de arranjo de spin com propriedades topológicas não triviais. Essas estruturas são promissoras como portadores de dados da próxima geração e podem superar as limitações das tecnologias tradicionais de armazenamento magnético na spintrônica.
Em pesquisas anteriores, a equipe propôs um método para induzir feixes magnéticos de skyrmion em um material helimagnético quiral chamado FeGe. No entanto, alcançar feixes magnéticos estáveis à temperatura ambiente e sem campo magnético externo permaneceu um desafio significativo para aplicações práticas em spintrônica.
Para enfrentar esse desafio, os pesquisadores combinaram engenhosamente correntes pulsadas com campos magnéticos invertidos no material helimagnético quiral à temperatura ambiente Co8 Zn10 Mn2 . Esta abordagem permitiu-lhes alcançar uma rica variedade de skyrmions magnéticos quirais à temperatura ambiente, evitando os complexos processos de resfriamento de campo necessários na geração anterior de feixes de skyrmion.
Além disso, eles introduziram um fundo especial de magnetização de domínio espiral vertical de campo zero para estabilizar os feixes magnéticos de skyrmion. Ao estabelecer um diagrama de fase campo-temperatura magnético completo para feixes de skyrmion, eles finalmente alcançaram feixes de skyrmion magnéticos isolados e estáveis à temperatura ambiente com zero campos magnéticos externos sob condições de contorno livre.
Este trabalho poderá potencializar o desenvolvimento de dispositivos spintrônicos topológicos, aproveitando a liberdade de restrições de parâmetros topológicos, segundo a equipe.
