Los físicos teóricos de la Universidad de Groninga, con el apoyo de la Fundación FOM, han descubierto que los llamados "imanes frustrados" pueden producir skyrmions, pequeños vórtices magnéticos que pueden usarse en el almacenamiento de memoria. Este descubrimiento abre una nueva clase de materialespara científicos que trabajan en 'skyrmionics', cuyo objetivo es construir dispositivos de memoria y lógica basados en skyrmions. Los resultados se publican el 23 de septiembre en Comunicaciones de la naturaleza .
El campo de skyrmionics se ha desarrollado rápidamente en los últimos años. Los vórtices magnéticos muy pequeños alrededor de 10 nanómetros podrían proporcionar una nueva forma de construir memoria y dispositivos lógicos con un uso de energía muy bajo. 'De hecho, una memoria de computadoraEl sistema basado en burbujas magnéticas, que son básicamente skyrmions muy grandes, fue inventado en 1967 en los Laboratorios Bell, explica Maxim Mostovoy, Profesor Asociado de Física Teórica en la Universidad de Groningen. Esta memoria de burbujas fue rápidamente superada en la década de 1980 por muchos más pequeños.memoria basada en silicio y ahora solo se usa para aplicaciones de nicho: es muy robusta, no tiene partes móviles y puede funcionar en entornos hostiles.
imán frustrado
Hasta ahora, los skyrmions solo se producen en materiales especiales llamados imanes quirales. La estructura reticular de estos imanes es quiral, lo que significa que la red cristalina no tiene las mismas propiedades que su imagen especular. 'Para avanzar en el campo, nuevas clases dese necesitan materiales ", dice Mostovoy. Con su posdoctorado Andrey Leonov actualmente trabajando en la Technische Universität Dresden, descubrió que la frustración magnética puede producir skyrmions.
En un imán normal, los momentos magnéticos están alineados. En un imán frustrado, las interacciones que favorecen los momentos magnéticos paralelos compiten con las interacciones que favorecen los momentos magnéticos antiparalelos. Mostovoy: 'Esto significa que los momentos magnéticos en los cristales no son felices, son forzadosenrollarse en espirales magnéticas. 'Un campo magnético aplicado transforma la espiral en un cristal magnético compuesto de skyrmions.
Energía eficiente
"Es más, descubrimos que los skyrmions en los imanes frustrados tienen propiedades físicas más interesantes que los skyrmions en los imanes quirales", dice Mostovoy. "Por ejemplo, los momentos magnéticos dentro de los skyrmions" frustrados "pueden rotar, mientras que en los imanes quirales sonrígido ". La rotación se acopla al momento dipolar eléctrico del skyrmion, que puede usarse para almacenar información adicional. En los imanes quirales, la información se codifica en las posiciones de skyrmion: 1, si hay un skyrmion, y 0, si está ausenteEn los imanes frustrados, 1/0 puede corresponder a las direcciones arriba / abajo del momento dipolar eléctrico. Este último tipo de almacenamiento es más eficiente energéticamente.
Además, mientras que los skyrmions en los imanes quirales se pueden mover a través del material usando una corriente eléctrica, en los imanes frustrados se pueden mover usando un campo eléctrico. 'Esto no requiere corriente, lo que significa un menor uso de energía y menos producción de calor para el potencialaplicaciones '.
El descubrimiento de skyrmions en imanes frustrados hasta ahora se basa en la teoría. Leonov y Mostovoy describen la existencia y las propiedades de los nuevos skyrmions utilizando estudios de modelado. "Esperamos que los físicos experimentales confirmen nuestros hallazgos pronto". El desafío seráencontrar un material que muestre skyrmions a temperatura ambiente, como se requiere para aplicaciones prácticas. Esto ya se ha logrado para los imanes quirales, y Mostovoy espera que esto pueda repetirse en los imanes frustrados. "Es una clase de materiales muy interesante;en nuestro artículo también predecimos algunos otros estados topológicos interesantes en estos imanes frustrados '.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Groningen . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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