Um estudo de simulação realizado por pesquisadores do RIKEN Center for Emergent Matter Science demonstrou a viabilidade do uso de lasers para criar e manipular vórtices magnéticos em nanoescala. A capacidade de criar e controlar esses 'skyrmions' pode levar ao desenvolvimento de dispositivos de armazenamento de informações baseados em skyrmions.

As informações que consumimos e com as quais trabalhamos são codificadas na forma binária (como '1's ou' 0's), alternando as características da mídia de memória entre dois estados. À medida que nos aproximamos dos limites de desempenho e capacidade da mídia de memória convencional, os pesquisadores estão buscando uma física exótica para desenvolver a próxima geração de memórias magnéticas.

Um desses fenômenos exóticos é o skyrmion - um estábulo, recurso magnético semelhante a um redemoinho em nanoescala, caracterizado por um momento magnético em rotação constante. Teoricamente, a presença ou ausência de um skyrmion em qualquer local em um meio magnético pode ser usada para representar os estados binários necessários para o armazenamento de informações. Contudo, os pesquisadores descobriram que é um desafio criar e aniquilar os skyrmions de maneira confiável devido à dificuldade de sondar a mecânica desses processos em qualquer detalhe. O desafio está na escala de tempo incrivelmente curta desses processos, que em apenas um décimo de nanossegundo é até bilhões de vezes mais curto do que a escala de tempo observável sob o microscópio de Lorentz usado para medir as propriedades magnéticas.

Os autores do estudo, Wataru Koshibae e Naoto Nagaosa, buscou uma solução para este problema construindo um modelo computacional que simula o aquecimento de um material ferromagnético com lasers pontuais (Fig. 1). Este aquecimento localizado cria skyrmions e 'antiskyrmions'. As simulações, com base na física conhecida para esses sistemas, mostraram que as características dos skyrmions são fortemente dependentes da intensidade e do tamanho do ponto do laser. Avançar, manipulando esses dois parâmetros, é possível controlar as características do skyrmion, como tempo de criação e tamanho.

"O calor leva ao movimento aleatório dos giros magnéticos, "explica Nagaosa." Portanto, achamos surpreendente que o aquecimento local criasse um objeto ordenado topologicamente não trivial, muito menos estruturas compostas de skyrmions e antiskyrmions "A questão do controle é o que diferencia essas estruturas.

Nagaosa acredita que, como os skyrmions são bastante estáveis, esses recursos em nanoescala poderiam ser usados ​​como portadores de informações se um meio confiável de criá-los à vontade pudesse ser alcançado. O trabalho de Koshibae e Nagaosa poderia, portanto, formar a base do desenvolvimento de dispositivos de memória de última geração. O trabalho também fornece informações valiosas sobre a criação de partículas topológicas, que é crucial para o avanço do conhecimento em muitas outras áreas da física.