En magnetisk skyrmion är ett mångsidigt topologiskt objekt som kan användas för att bära information i framtida spintroniska informationsbehandlingsenheter. Som potentiella icke-flyktiga informationsbärare, utmärkt uthållighet och robust retention är önskade egenskaper hos skyrmioner i spintroniska enheter. Dock, Tidigare studier har föreslagit att skyrmioner lätt kan förstöras vid enhetens kanter under höghastighetsoperationer på grund av den så kallade skyrmion Hall-effekten.

Av dessa anledningar, ett fokus för aktuell skyrmionforskning är att hitta effektiva sätt att skydda skyrmioner från att förstöras genom att röra vid enhetens kanter. Typiska lösningar inkluderar eliminering av skyrmion Hall-effekten i antiferromagnetiska och syntetiska antiferromagnetiska system.

I en studie publicerad i Nanobokstäver , gruppen ledd av professor Xiaoxi Liu från institutionen för el- och datateknik, Shinshu University, Japan och deras medarbetare visar i experiment att skyrmioner effektivt kan begränsas i kanaler och skyddas från att förstöras vid enhetens kanter i mer vanligt förekommande ferromagnetiska system. Instängningen av skyrmioner i designade kanaler är grundläggande för alla praktiska tillämpningar baserade på ackumulering och transport av skyrmioner. Författarna finner att skyrmioners position i ferromagnetiska material kan kontrolleras av konstruerade energibarriärer och brunnar.

Därför, de tillverkade experimentellt en magnetisk flerskiktsfilm med många energibarriärer och brunnar bildade av mönster med modifierade magnetiska egenskaper, där de upptäcker att skyrmioner kan attraheras eller stötas bort av mönstrens gränser. Genom att tillverka fyrkants- och randmönster med modifierade magnetiska egenskaper i en stor ferromagnetisk film, författarna visar möjligheten att bygga tillförlitliga kanaler för inneslutning, ackumulation, och potentiell transport av skyrmioner som informationsbärare.

Dessutom, denna metod som rapporterats i denna forskning erbjuder också möjligheten för framtida studier av skyrmioner som interagerar med endimensionella och tvådimensionella substrat, som är viktiga dynamiska problem som har undersökts teoretiskt under de senaste decennierna.

"Vår forskning visade att ett robust topologiskt skydd av skyrmioner kan uppnås genom ett enkelt men effektivt tillvägagångssätt, som har praktisk tillämpning betydelse, " förklarar experimentalisten professor Xiaoxi Liu vid Shinshu University, som ledde denna forskningsstudie.

Senior JSPS-forskare Dr. Xichao Zhang säger att "forskningsresultaten tyder på att vi kan använda mönster av modifierade magnetiska egenskaper för att kontrollera skyrmions statiska och dynamiska beteenden." Han tillägger sedan, "I vårt framtida arbete, vi kommer att undersöka den ströminducerade dynamiken hos skyrmioner i designade kanaler, vilket kommer att vara ytterligare ett viktigt steg mot skyrmion-baserade spintronic-enheter."