Nyligen uppnådde forskargruppen under ledning av professor Du Haifeng från High Magnetic Field-laboratoriet vid Hefei Institutes of Physical Science vid den kinesiska vetenskapsakademin stabila magnetiska buntar vid rumstemperatur utan behov av något externt magnetfält.

Deras arbete publiceras i Nature Communications .

Topologiska magnetiska strukturer är en typ av spinnarrangemang med icke-triviala topologiska egenskaper. Dessa strukturer lovar som nästa generations databärare och skulle kunna övervinna begränsningarna hos traditionell magnetisk lagringsteknik inom spintronik.

I tidigare forskning föreslog teamet en metod för att inducera magnetiska skyrmionbuntar i ett kiralt helimagnetiskt material som kallas FeGe. Men att uppnå stabila magnetiska buntar vid rumstemperatur och utan ett externt magnetfält förblev en betydande utmaning för praktiska tillämpningar inom spintronik.

För att möta denna utmaning kombinerade forskarna på ett genialiskt sätt pulserade strömmar med omvända magnetfält i det rumstemperaturerade kirala helimagnetiska materialet Co₈ Zn₁₀ Mn₂ . Detta tillvägagångssätt gjorde det möjligt för dem att uppnå ett rikt utbud av kirala magnetiska skyrmioner vid rumstemperatur, vilket undviker de komplexa fältkylningsprocesser som krävdes i tidigare generering av skyrmionbuntar.

Dessutom introducerade de en speciell nollfälts magnetiseringsbakgrund för vertikal spiraldomän för att stabilisera de magnetiska skyrmionknippena. Genom att upprätta ett komplett magnetfält-temperatur-fasdiagram för skyrmionknippen, uppnådde de till slut stabila isolerade magnetiska skyrmionknippen vid rumstemperatur med noll externa magnetfält under fria gränsförhållanden.

Detta arbete skulle kunna förbättra utvecklingen av topologiska spintroniska enheter och utnyttja friheten med topologiska parameterbegränsningar, enligt teamet.

Mer information: Yongsen Zhang et al, Stabila skyrmionbuntar vid rumstemperatur och noll magnetfält i en kiral magnet, Nature Communications (2024). DOI:10.1038/s41467-024-47730-6

Journalinformation: Nature Communications

Tillhandahålls av Hefei Institutes of Physical Science, Chinese Academy of Sciences