p Pela primeira vez, uma equipe totalmente RIKEN observou todo o ciclo de vida de minúsculos redemoinhos magnéticos, revelando seu nascimento, movimento e morte. Isso será importante para informar o desenvolvimento de futuros dispositivos de memória de baixo consumo de energia baseados nesses redemoinhos magnéticos. p Observado pela primeira vez experimentalmente em 2009, skyrmions são formados quando os campos magnéticos dos átomos de um material se organizam em estruturas semelhantes a redemoinhos. Skyrmions podem flutuar como se fossem partículas e são promissores para o transporte de dados em chips de computador de baixa potência e dispositivos de memória.

p Os pesquisadores estudaram anteriormente como os skyrmions se comportam durante estágios individuais de suas vidas. Mas esses eventos normalmente ocorrem em escalas de tempo muito diferentes - de menos de um nanossegundo a muitos microssegundos - e em comprimentos que vão de nanômetros a micrômetros. Isso tornou difícil seguir um skyrmion durante toda a sua vida e entender como vários skyrmions interagem ao longo desse tempo.

p "Este comportamento determinaria diretamente o desempenho de dispositivos de memória baseados em skyrmion, "observa Takahiro Shimojima, do RIKEN Center for Emergent Matter Science (CEMS).

p Agora, Shimojima e seis colegas do CEMS estudaram o skyrmion ao longo de toda a sua vida em uma fina película de cobalto-zinco-manganês.

p Uma vez que skyrmions podem viver normalmente por mais de um ano neste material magnético, a equipe semeou o filme com íons de gálio, introduzindo defeitos aleatórios que restringiam a vida dos skyrmions. "Isso nos permitiu observar todo o ciclo de vida do skyrmion, "Shimojima diz." Ele também imita melhor os materiais imperfeitos que seriam usados ​​em dispositivos práticos baseados em skyrmion. "

p A equipe colocou o filme em um campo magnético e o estudou usando um microscópio eletrônico e dois lasers capazes de disparar pulsos de luz de nanossegundos. O primeiro laser excitou a amostra para gerar skyrmions, antes que o segundo laser desencadeasse uma explosão de elétrons no microscópio para sondar os skyrmions.

p O primeiro pulso de laser criou um lote de skyrmions em um nanossegundo. Após cerca de 5 nanossegundos, esses skyrmions se contraíram para formar formas circulares de aproximadamente 160 nanômetros de largura. Quando eles tinham 10 nanossegundos de idade, os skyrmions começaram a se mover pelo material. Em 100 nanossegundos, eles se agruparam em formas hexagonais que sobreviveram por mais 200 nanossegundos ou mais, antes de se separar nos microssegundos seguintes. Eventualmente, os skyrmions começaram a se fundir, morrendo cerca de 5 microssegundos após seu nascimento.

p "Esta informação deve nos ajudar a entender os fatores que podem limitar o desempenho de dispositivos baseados em skyrmion, "Shimojima diz. Os experimentos também demonstram como defeitos em materiais magnéticos podem ser usados ​​para controlar skyrmions em tais dispositivos.

p A equipe agora espera desenvolver dispositivos de memória magnética de próxima geração, explorando sua recém-descoberta capacidade de realizar um controle rápido e repetível de skyrmions.