Nanotechnology Now - Comunicado de prensa: Los científicos utilizan calor para crear transformaciones entre Skyrmions y Antiskyrmions

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En un experimento que podría ayudar al desarrollo de nuevos dispositivos espintrónicos con bajo consumo de energía, investigadores de RIKEN y sus colaboradores han utilizado calor y campos magnéticos para crear transformaciones entre texturas de espín (vórtices y antivórtices magnéticos conocidos como skyrmions y antiskyrmions) en un solo cristal delgado. dispositivo de placa. Es importante destacar que lo lograron a temperatura ambiente.

Los científicos utilizan el calor para crear transformaciones entre skyrmions y antiskyrmions

Wako, Japón | Publicado el 12 de enero de 2024

Los skyrmions y antiskyrmions, que son texturas que existen dentro de materiales magnéticos especiales que involucran el espín de los electrones en el material, son un área activa de investigación, ya que podrían usarse, por ejemplo, para dispositivos de memoria de próxima generación, con skyrmions actuando como " 1” bit y antiskyrmions un bit “0”. En el pasado, los científicos pudieron moverlos de diversas formas y crear transformaciones entre ellos utilizando corriente eléctrica. Sin embargo, debido a que los dispositivos electrónicos actuales consumen energía eléctrica y producen calor residual, los investigadores del grupo, dirigido por Xiuzhen Yu en el Centro RIKEN para Ciencias de la Materia Emergente, decidieron ver si podían encontrar una manera de crear transformaciones utilizando gradientes de calor.

Según Yu, “como aproximadamente dos tercios de la energía producida por las centrales eléctricas, los automóviles, los incineradores y las fábricas se desperdicia en forma de calor, pensamos que sería importante intentar crear transformaciones entre skyrmions y antiskyrimions, algo que ya se ha hecho anteriormente. usando corriente eléctrica, usando calor”.

Para realizar la investigación, publicada en Nature Communications, los investigadores utilizaron un haz de iones enfocado, un sistema de fabricación extremadamente preciso, para crear un microdispositivo a partir del imán monocristalino (Fe0.63Ni0.3Pd0.07)3P, compuesto de hierro. átomos de níquel, paladio y fósforo, y luego utilizaron la microscopía de barrido de Lorentz, un método avanzado para examinar las propiedades magnéticas de materiales a escalas muy pequeñas.

Lo que encontraron es que cuando se aplicó un gradiente de temperatura al cristal simultáneamente con un campo magnético, a temperatura ambiente, los antiskyrmions dentro de él se transformaron primero en burbujas no topológicas (una especie de estado de transición entre skyrmions y antiskyrmions) y luego en skyrmions. , a medida que aumentaba el gradiente de temperatura. Luego permanecieron en una configuración estable como skyrmions incluso cuando se eliminó el gradiente térmico.

Este fue un hallazgo consistente con las expectativas teóricas, pero un segundo hallazgo sorprendió al grupo. Según Fehmi Sami Yasin, investigador postdoctoral del grupo de Yu, "nos sorprendió descubrir también que cuando no se aplicaba el campo magnético, el gradiente térmico provocaba una transformación de skyrmions en antiskyrmions, que también permanecían estables dentro del material".

“Lo muy interesante de esto”, continúa, “es que significa que podríamos utilizar un gradiente térmico (básicamente utilizando calor residual) para impulsar una transformación entre skyrmions y antiskyrmions, dependiendo de si se aplica o no un campo magnético. Es particularmente significativo que pudiéramos hacer esto a temperatura ambiente. Esto podría abrir el camino a un nuevo tipo de dispositivos de almacenamiento de información, como los dispositivos de memoria no volátil que utilizan calor residual”.

Según Yu, "Estamos muy entusiasmados con su hallazgo y planeamos continuar nuestro trabajo para manipular skyrmions y antiskymions de formas nuevas y más eficientes, incluido el control térmico del movimiento antiskyrmion, con el objetivo de construir dispositivos termoespintrónicos y otros dispositivos espintrónicos reales. que podrían usarse en nuestra vida diaria. Para fabricar mejores dispositivos, necesitamos explorar a fondo varios diseños y geometrías de dispositivos”.

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Contactos:
Jens Wilkinson
RIKEN
Oficina: 81-484-621-424

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