p Redemoinhos magnéticos em nanoescala conhecidos como skyrmions podem se formar em certos materiais, como filmes magnéticos finos. Esses minúsculos vórtices se acumulam em estruturas densas que são mais estáveis ​​do que os domínios magnéticos convencionais e podem ser transportados e manipulados com o mínimo de energia elétrica - recursos que são muito promissores para futuras aplicações de armazenamento de informações. Para explorar skyrmions em tais tecnologias de memória, Contudo, os cientistas precisam de uma compreensão mais profunda de suas propriedades fundamentais. p Hyun Soon Park, Toshiaki Tanigaki e colegas do RIKEN Center for Emergent Matter Science, em parceria com pesquisadores industriais e acadêmicos de todo o Japão, agora fizeram um grande progresso nesta área, conduzindo a primeira análise tridimensional de redes de skyrmion usando um microscópio de holografia eletrônica.

p A equipe liderada por RIKEN foi pioneira em técnicas para visualizar skyrmions em duas dimensões usando técnicas que incluem microscopia eletrônica de transmissão de Lorentz. Contudo, a estrutura magnética dos skyrmions - definida pela orientação dos spins do elétron - não é plana, e, em vez disso, envolve uma distribuição tridimensional de orientações de spin para formar um verdadeiro vórtice. Analisar essa estrutura em detalhes quantitativos é difícil porque os recursos estão além do limite de resolução da microscopia de Lorentz e podem ser obscurecidos pela rugosidade inerente da superfície do filme.

p Holografia de elétrons, uma técnica para gerar visualizações tridimensionais de ondas de elétrons interferentes, pode ser usado para resolver estruturas magnéticas com detalhes sem precedentes. Por meio da colaboração com o grupo do falecido Akira Tonomura - um antepassado da holografia eletrônica - na Hitachi, Ltd, os pesquisadores construíram um microscópio de holografia eletrônica de alta voltagem com potência suficiente para resolver a estrutura do skyrmion.

p Usando seu microscópio holográfico, os pesquisadores fotografaram a estrutura magnética de um filme fino de ferro-cobalto-silício enquanto aplicavam um campo magnético. Conforme a intensidade do campo magnético foi aumentada, eles observaram uma mudança no arranjo de spin do elétron de uma estrutura helicoidal para a estrutura de skyrmion em redemoinho. As imagens tridimensionais revelaram que os skyrmions adotam uma forma cilíndrica distinta com um padrão interior assustadoramente belo (Fig. 1). Curiosamente, este vórtice magnético muda da mão direita para a esquerda conforme a direção do campo magnético aplicado é alterada.

p Park observa que pode-se esperar que skyrmions com configurações de giro cilíndrico forneçam um torque de transferência de giro mais eficaz - um fator crítico no transporte de skyrmions para aplicações de armazenamento de dados. Ele também está confiante de que a holografia de elétrons de alta voltagem tem um potencial enorme para resolver muitas das incertezas associadas aos dispositivos spintrônicos. "Ver estruturas magnéticas complexas com alta precisão ou em três dimensões é a chave para entender esses sistemas, "ele observa.