Les skyrmions sont un type de quasiparticule avec des propriétés qui pourraient conduire à la prochaine génération de stockage et de transfert de données. Le laboratoire Ames a récemment acquis une grande connaissance de ces structures, mais les scientifiques essaient toujours de comprendre la dynamique de leur formation. Le laboratoire Ames a récemment découvert une caractéristique inédite des skyrmions, qui peuvent se diviser comme des cellules biologiques. L'insight pourrait conduire à un meilleur contrôle et à une meilleure manipulation des skyrmions, ce qui pourrait aider à guider la conception de dispositifs de stockage et de transfert de données à haute densité et économes en énergie. Crédit :Laboratoire Ames
Des scientifiques du laboratoire Ames du département américain de l'Énergie ont découvert que les skyrmions - un type de quasiparticule avec des propriétés qui pourraient conduire à la prochaine génération de stockage et de transfert de données - se reproduisent en se divisant d'une manière très similaire à la division cellulaire biologique.
Les skyrmions sont des vortex magnétiques à l'échelle nanométrique, un type de quasiparticule entraînée par un courant électrique ultra-faible. En tant que quasi-particule, ils n'ont pas de masse réelle, forment pourtant un motif périodique très similaire à l'arrangement symétrique des atomes à l'intérieur d'un cristal, ou réseau cristallin.
"Afin d'intégrer skyrmions dans les futurs appareils, la science doit avoir une compréhension précise de leur mécanisme de formation", a déclaré Lin Zhou, un scientifique qui utilise des techniques de microscopie de pointe pour mesurer les propriétés magnétiques locales des matériaux à l'installation d'instruments sensibles du laboratoire Ames. « Dans cette recherche, nous avons directement prouvé que le cristal de skyrmion se développe à partir d'une phase magnétique conique de la même manière que de vrais nanocristaux se développent à partir d'une solution."
Contrairement à ces structures cristallines réelles, cependant, les skyrmions peuvent annihiler les imperfections du réseau en s'auto-divisant (similaire à la reproduction cellulaire), une sorte de processus d'auto-guérison qui n'a jamais été décrit auparavant.
Pour comprendre la physique qui contrôle le mécanisme de croissance observé par l'équipe, les scientifiques ont combiné la simulation micromagnétique avec une méthode de cordes pour étudier la force d'interaction et les voies de transition entre divers états de spin.
"Nous avons découvert qu'il existe une force d'interactions répulsive et attractive compétitive entre les skyrmions dans la phase de cône qui régit la croissance du réseau de skyrmions de type particule." dit Liqin Ke, un scientifique du laboratoire Ames. "Et, nous avons découvert que le mécanisme d'auto-division est plus énergétiquement favorable que la nucléation et la croissance d'un nouveau skyrmion à l'intérieur du réseau défectueux."
Zhou a déclaré que la perspicacité pourrait conduire à un meilleur contrôle et à une meilleure manipulation des skyrmions, ce qui pourrait aider à guider la conception de dispositifs de stockage et de transfert de données à haute densité et économes en énergie.
La recherche est discutée plus en détail dans le document, "Mécanismes de Skyrmion et de la formation cristalline de Skyrmion à partir de la phase conique, " Publié dans Lettres nano .
