Meritve v realnem času kažejo, da se antiferomagnetni skyrmioni gibljejo v skladu z uporabljenim tokom.

Izmeritve v realnem času, ki so jih izvedli raziskovalci na Johannes Gutenbergovi univerzi v Mainzu, so pokazale, da se antiferomagnetni skyrmioni gibljejo v neposredni poravnavi z uporabljenim električnim tokom. To odkritje, objavljeno v Nature Physics, označuje pomemben napredek pri razumevanju vedenja teh magnetnih struktur, ki so obetavne za prihodnje spintronske aplikacije.

Poskusi je izvedla Mona Bhukta, raziskovalka v laboratoriju profesorja Matiasa Kläuija na Inštitutu za fiziko JGU. Študija se je osredotočila na antiferomagnetne skyrmione, ki se od svojih feromagnetnih kolegov razlikujejo tako po strukturi kot tudi odziva na zunanje dražljaje. Za razliko od feromagnetnih skyrmionov, ki kažejo skrimmionski Hallov učinek, pojav, ko odstopajo od smeri toka, je antiferomagnetna raznolikost pokazala dosledno linearno gibanje. Ta ugotovitev kaže, da bi lahko antiferomagnetni materiali ponudili boljši nadzor nad gibanjem skyrmionov, zaradi česar so bolj primerni za tehnologije shranjevanja in obdelave podatkov z visoko hitrostjo in visoko gostoto.

Skyrmioni so zaradi svoje majhne velikosti, stabilnosti in sposobnosti manipulacije z električnimi tokovi obravnavani kot potencialna zamenjava tradicionalnih magnetnih bitov v pomnilniških napravah.

Za izvedbo eksperimentov so raziskovalci ustvarili gosto mrežo medsebojno vplivajočih skirmjonov, s čimer so zagotovili, da so njihovi relativni položaji med gibanjem ostali fiksni. Z uporabo kratkih električnih pulzov so sprožili gibanje po mreži in zabeležili pot posameznih skirmjonov. Rezultati so pokazali, da je vsak skirmjon sledil ravni poti, poravnani s tokom, kar potrjuje odsotnost skirmjonskega Halovega učinka v antiferomagnetnih sistemih.

V ločenem poskusu je ekipa uporabila nižjo gostoto toka, da bi opazila, kako se mreža skyrmionov odziva na šibkejše dražljaje. Pritegnili so gibanje mreže z nanosekundno natančnostjo in ustvarili podrobno vizualizacijo dinamičnih interakcij med gibalnimi in stacionarnimi skyrmioni. Raziskovalci so ugotovili, da so nekateri mobilni skyrmioni zaradi lokalnih materialnih pomanjkljivosti pritegnili bližnje, imobilizirane skyrmione. Po prenehanju toka so se ti mobilni skyrmioni vrnili nazaj in zagotovili vpogled v sile, ki urejajo njihovo gibanje.

Delo je podpiral objekt BESSY II v Helmholtz-Zentrum Berlin, kjer je ekipa izvajala časovno ločeno rentgensko mikroskopio za sledenje gibanjem skyrmionov.