En la actualidad, los pequeños remolinos magnéticos, llamados skyrmions, se discuten como candidatos prometedores para bits en futuros dispositivos de almacenamiento de datos robustos y compactos. En la Universidad de Hamburgo se descubrió recientemente que estas estructuras magnéticas exóticas existen en capas magnéticas ultrafinas ymulticapas, similares a las utilizadas en las unidades de disco duro y sensores magnéticos actuales. Sin embargo, hasta ahora era necesario un imán adicional para la lectura de skyrmions. Ahora los investigadores de la Universidad de Hamburgo y la Christian-Albrechts-Universität enKiel ha demostrado que los skyrmions pueden detectarse mucho más fácilmente debido a un cambio drástico de la resistencia eléctrica en estos remolinos magnéticos. Para futuros conceptos de almacenamiento de datos, esto promete una simplificación significativa en términos de fabricación y operación.
Se pronosticaron remolinos estables en materiales magnéticos hace más de 25 años, pero la realización experimental se logró solo recientemente. El descubrimiento de tales skyrmions en películas magnéticas delgadas y multicapas, ya utilizadas en la tecnología actual, y la posibilidad de mover estos skyrmions a muybajas densidades de corriente eléctrica, ha abierto la perspectiva para usarlas como bits en nuevos dispositivos de almacenamiento de datos.
Hasta ahora se detectaron remolinos magnéticos individuales, ya sea por microscopía electrónica o por el cambio de resistencia en un contacto de túnel con una sonda magnética. Empleando un microscopio de túnel de exploración, los investigadores de la Universidad de Hamburgo ahora pudieron demostrar que la resistencia también cambia cuandose utiliza un metal no magnético en dicha medición. "En nuestro experimento podemos mover una punta metálica sobre una superficie con precisión de escala atómica, y de esta manera podemos medir la resistencia en diferentes posiciones en un skyrmion", dice Christian Hanneken., un estudiante de doctorado en el grupo del Prof. Roland Wiesendanger. Esto permite la prueba de la resistencia localmente variable dentro del torbellino magnético. "Encontramos un cambio de resistencia de hasta el 100%, lo que permite un esquema de detección simple para skyrmions", como el Dr.Kirsten von Bergmann explica.
En colaboración con físicos teóricos de la Universidad de Kiel, los investigadores pudieron identificar el origen del cambio de resistencia en el torbellino magnético: se debe a la inclinación entre los imanes atómicos de un átomo al siguiente. Cuanto mayor es el ánguloentre los imanes atómicos adyacentes, más fuerte es el cambio en la resistencia eléctrica. "Los electrones giran y, por lo tanto, interactúan con las estructuras magnéticas", dice el profesor Stefan Heinze de la Universidad de Kiel. Cuando los electrones viajan a través de un torbellino magnético, sienten la inclinación entre los imanes atómicos, lo que lleva a un cambio de resistencia local del material. "Pudimos comprender este efecto realizando simulaciones numéricas extensivas por computadora de las propiedades electrónicas y desarrollamos un modelo simple para este efecto".El estudiante de doctorado Fabian Otte explica.
En futuras aplicaciones, este efecto recién descubierto podría explotarse para leer bits skyrmionic de una manera simple. La posibilidad de usar electrodos metálicos arbitrarios simplifica significativamente la fabricación y operación de tales dispositivos de almacenamiento novedosos.
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Materiales proporcionado por Christian-Albrechts-Universitaet zu Kiel . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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