.
Skyrmions e bimerons são texturas de spin topológicas fundamentais em filmes finos magnéticos com interações de troca assimétrica e podem ser usados como portadores de informações para memória de baixo consumo de energia de próxima geração, computação neuromórfica avançada e computação quântica avançada, pois têm vários graus de liberdade que podem transportar em formação. A transformação entre skyrmions e bimerons isolados será uma operação essencial para a futura arquitetura de computação baseada em múltiplos bits topológicos diferentes. Portanto, é importante que a comunidade encontre maneiras eficazes de realizar a criação, transformação e manipulação de skyrmions e bimerons em materiais magnéticos.
Em um estudo recente publicado na Nano Letras, o grupo liderado por Xiaoxi Liu, professor do Departamento de Engenharia Elétrica e de Computação da Universidade de Shinshu no Japão e seus colaboradores internacionais demonstram em experimentos e simulações que a criação de skyrmions isolados e sua posterior transformação em bimerons são possíveis em um disco magnético cercado por uma microbobina condutora de corrente e em forma de ômega, onde o campo de Oersted induzido por corrente elétrica e a variação de anisotropia magnética perpendicular induzida por temperatura desempenham papéis importantes na transformação entre skyrmions e bimerons. Os pesquisadores descobriram que a corrente injetada na microbobina pode gerar um campo de Oersted para mudar a magnetização do disco magnético nas direções fora do plano. Enquanto isso, a corrente injetada na microbobina pode aquecer o disco magnético e resultar no aumento da temperatura do dispositivo. Como resultado, uma diminuição da anisotropia magnética induzida pela temperatura é realizada no disco magnético, o que leva à reorientação da magnetização da direção fora do plano para a direção no plano e, assim, promove a transformação de skyrmions em bimerons. Os pesquisadores também encontraram bolhas skyrmion deformadas e domínios de labirinto quiral durante a transformação entre skyrmions e bimerons.
Os resultados dos pesquisadores demonstram a possibilidade de que dois tipos diferentes de texturas de spin topológicas possam ser hospedadas por um mesmo filme magnético com interações de troca assimétricas, o que pode fornecer diretrizes para a construção de novas aplicações spintrônicas baseadas em diferentes tipos de texturas de spin topológicas.
“Nosso experimento esclareceu pela primeira vez a transformação entre diferentes texturas topológicas de spin”, explica Liu. Ele também menciona, “Skyrmions e bimerons são dois portadores de informação mais importantes para memória de próxima geração e arquiteturas de computação avançada. Nossa pesquisa tem interesse físico fundamental. Também é importante para armazenamento de dados futuro e comunidade de computação”.
Os pesquisadores tentarão estudar aplicações de dispositivos magnéticos e spintrônicos com base na transformação de diferentes tipos de texturas de spin topológicas. Um exemplo são os dispositivos spintrônicos dependentes de voltagem baseados em skyrmions e bimerons. “Nosso objetivo final é a aplicação de texturas de rotação topológicas para baixo consumo de energia, memória de alta densidade e computação neuromórfica avançada.” diz Liu.
Esta pesquisa foi financiada principalmente por JSPS KAKENHI (Concessão nº JP20F20363, JP21H01364, JP21K18872 e JP22F22061).
Fonte da história:
Materiais fornecidos por Universidade de Shinshu. Observação: o conteúdo pode ser editado quanto ao estilo e tamanho.
.
