Forskare vid Tohoku University har, för första gången, framgångsrikt visat en bildning och ströminducerad rörelse av syntetiska antiferromagnetiska magnetiska skyrmions. Resultaten förväntas bana väg mot ny funktionell informationsbehandling och lagringsteknik.

Det magnetiska skyrmion är känt för att vara ett topologiskt objekt som dyker upp i magnetiska system. Den har förmågan att framställas i nanoskala och att drivas av en ström, visar löften för olika applikationer där information representeras av närvaron, frånvaro, siffra, eller skyrmionens tillstånd. Dock, det finns en stötesten kvar - skyrmion Hall -effekten.

Skyrmion Hall -effekten innebär att skyrmion inte rör sig längs strömmen, men i riktningen diagonalt mot strömmen på grund av skyrmionens inneboende vinkelmoment, försämra enheternas effektivitet och stabilitet. Som sådan, efterfrågan är hög på teknik som övervinner skyrmion Hall -effekten.

Forskargruppen - som inkluderar professor Hideo Ohno (nuvarande Tohoku -universitetets president), Docent Shunsuke Fukami, och doktorand kandidat Takaaki Dohi - utvecklat en magnetisk stackstruktur där skyrmion flyttas längs strömmen, undvika skyrmion Hall -effekten.

Den utvecklade strukturen utnyttjar effektivt tre spintronics -effekter, Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida (RKKY) interaktion, Dzyaloshinskii-Moriya (DM) interaktion, och spin-orbit (SO) interaktion. På grund av RKKY och DM interaktioner, en syntetisk antiferromagnetiskt kopplad (SyAF) skyrmion bildas framgångsrikt. Dessutom, tack vare SO -interaktionen, SyAF skyrmion flyttas med en mycket mindre ström än konventionella enstaka ferromagnetiska skyrmions. Dessutom, undertryckande av skyrmion Hall -effekten bekräftas för SyAF -systemet.

Detta är den första demonstrationen av bildandet och ströminducerad rörelse av magnetiska skyrmions som kringgår skyrmion Hall-effekten vid rumstemperatur. I sista hand, föreliggande fynd förväntas öppna vägen till nyare spintronics -enheter där topologi som uppstår i magnetiska material utnyttjas fullt ut.