Des chercheurs de l'Université Johannes Gutenberg de Mayence (JGU) et du Massachusetts Institute of Technology (MIT) ont fait une percée dans le domaine des futurs dispositifs de stockage magnétique. En mars 2016, l'équipe internationale a étudié des structures qui pourraient servir de registre à décalage magnétique ou de dispositifs de mémoire de piste. Ce type de stockage promet des temps d'accès réduits, haute densité d'informations, et une faible consommation d'énergie. Maintenant, l'équipe de recherche a réalisé le mouvement reproductible des milliards de fois de textures magnétiques spéciales, soi-disant skyrmions, entre différents postes, un processus clé nécessaire dans les registres à décalage magnétiques, franchissant ainsi une étape critique vers l'application de skyrmions dans les appareils. Le travail a été publié dans la revue de recherche Physique de la nature .

Les expériences ont été réalisées dans des structures à couche mince spécialement conçues, c'est à dire., des dispositifs multicouches verticalement asymétriques présentant une rupture de symétrie d'inversion, qui a stabilisé des structures de spin spéciales appelées skyrmions. Ces structures sont similaires à un verticille de cheveux, et sont relativement difficiles à détruire. Cela leur confère une stabilité unique, ce qui est un autre argument pour l'application de skyrmions dans de tels dispositifs spintroniques.

Les skyrmions peuvent être déplacés par les courants électriques et ressentir une force répulsive des bords de la piste magnétique ainsi que des défauts isolés du fil. Ainsi, ils peuvent se déplacer relativement sans être dérangés sur la piste. Il s'agit d'une propriété clé pour les appareils de piste, qui sont proposés pour être constitués de têtes de lecture et d'écriture statiques, tandis que les bits magnétiques sont décalés dans la piste. Cependant, les skyrmions ne se déplacent pas seulement parallèlement au courant appliqué, mais aussi perpendiculairement à celui-ci. Cela conduit à un angle entre la direction du mouvement du skyrmion et le flux de courant appelé angle de Hall du skyrmion. Cela a été prédit théoriquement. Par conséquent, les skyrmions devraient se déplacer sous cet angle constant jusqu'à ce qu'ils soient repoussés par le bord du matériau et ensuite garder une distance constante de celui-ci.

Les scientifiques du JGU et du MIT ont maintenant prouvé que le déplacement reproductible d'un milliard de fois des skyrmions est, En effet, possible, et peut être atteint avec des vitesses élevées. Par ailleurs, l'angle skyrmion Hall a été étudié en détail. Étonnamment, il s'est avéré dépendant de la vitesse des skyrmions, ce qui signifie que les composantes du mouvement parallèles et perpendiculaires au flux de courant ne s'échelonnent pas également avec la vitesse des skyrmions. Ceci n'est pas prédit dans la description théorique conventionnelle des skyrmions. Une partie de la solution à ce comportement inattendu pourrait être la déformation de la structure de spin du skyrmion, appelant à plus d'efforts théoriques pour bien comprendre les propriétés des skyrmions.

« Dans des domaines de recherche très concurrentiels comme celui sur les skyrmions, la coopération internationale avec des groupes leaders est un avantage stratégique. Deux ans seulement après le début de la collaboration avec nos collègues du MIT, nous avons déjà publié la deuxième fois ensemble dans un La nature journal de groupe. La MAINZ Graduate School of Excellence facilite les séjours de recherche des doctorants des États-Unis à Mayence et vice versa et contribue donc de manière significative à l'éducation internationale et à la réussite de la recherche dans ce domaine, " a déclaré le professeur Mathias Kläui de l'Institut de physique JGU, qui est également directeur de MAINZ.