Los vórtices magnéticos, los llamados skyrmions, se predijeron teóricamente hace más de 25 años, pero solo ha sido posible observarlos experimentalmente en materiales magnéticos en los últimos años. Los skyrmions son estables, pueden tener un diámetro de solo unos pocosnanómetros, y pueden ser movidos eficientemente por las corrientes eléctricas. Por lo tanto, actualmente se están discutiendo como candidatos para el almacenamiento y procesamiento de datos de alta densidad y ahorro de energía. Sin embargo, hasta hace muy poco, los únicos materiales que se sabe que exhiben skyrmions lo hicieron a niveles extremadamente bajosLos científicos de la Universidad de Kiel y Forschungszentrum Jülich han pronosticado que los skyrmions también se pueden realizar para su aplicación a temperatura ambiente, y sus propiedades específicamente ajustadas, cuando se envuelven en estructuras de capa magnética. Sus resultados se publicaron en la edición actual 3 de junio, 2016 de la revista Comunicaciones de la naturaleza .
El equipo, encabezado por el físico Dr. Bertrand Dupé, está seguro de que cada skyrmion podría almacenar 1 bit de información. El pequeño tamaño del vórtice permite lograr una densidad muy alta. En contraste con los discos duros, que songiró para permitir que se ingresen o lean datos, en el caso de dispositivos basados en skyrmion, los bits podrían simplemente moverse directamente a través del material, de forma similar a cómo fluye la electricidad a través de un cable. No se necesitarían piezas mecánicas móviles, solo eléctricas débilescorrientes, lo que ahorra energía. Además, una vez que se enciende la computadora, los datos están disponibles de inmediato, ya que se almacenan en una memoria no volátil. Los dispositivos previstos necesarios podrían fabricarse con tecnologías estándar actualmente utilizadas en la industria.
Los Skyrmions se observaron por primera vez experimentalmente en 2009, en cristales exóticos a temperaturas cercanas al cero absoluto. Mientras tanto, estas estructuras magnéticas únicas también se pueden encontrar en superficies metálicas, como se usan hoy en aplicaciones tecnológicas como sensores magnéticos o cabezales de lecturaPara utilizar skyrmions como medio de almacenamiento, debe ser posible fabricar las superficies o interfaces a una escala suficientemente grande, deben contener suficiente material magnético y el vórtice magnético también debe ocurrir a temperatura ambiente.
Los científicos de la Universidad de Kiel y el Forschungszentrum Jülich han sugerido cómo superar estos desafíos en su estudio publicado actualmente. En este estudio, muestran que las propiedades magnéticas de las superficies límite pueden ajustarse específicamente colocando en capas diferentes metalesmuy delgados uno encima del otro. Cada una de las capas tiene solo unos pocos átomos de espesor ". Mediante el uso de cálculos de mecánica cuántica, que se llevaron a cabo en las supercomputadoras del Forschungszentrum Jülich y la Alianza de Supercomputación del Norte de Alemania HLRN,pudieron investigar una multitud de sistemas posibles ", dijo el profesor Stefan Heinze de la Universidad de Kiel. La repetición múltiple de tales capas asegura que haya suficiente material magnético y que también sea posible producir skyrmions a temperatura ambiente, continuó Heinze."
"Nuestro estudio proporciona a los experimentadores recetas para hacer skyrmions a la carta", explicó Bertrand Dupé. Recientemente se ha demostrado que estas recetas teóricas de las supercomputadoras también se pueden implementar en la práctica ". La idea de producir skyrmions en sistemas de capasvarios grupos de investigación de todo el mundo ya lo han incorporado. Hace unos meses, varias publicaciones informaron de la observación experimental exitosa de skyrmions ", dijo el Dr. Gustav Bihlmayer del Forschungszentrum Jülich. Se proporcionan las bases teóricas para estos experimentos.en su última publicación, continuó Bihlmayer.
Sin embargo, todavía queda un largo camino por recorrer hasta que se produzcan las primeras aplicaciones de memoria basadas en skyrmions magnéticos. El desarrollo de prototipos de almacenamiento de datos magnéticos está siendo investigado por los científicos de Kiel y Jülich en el proyecto conjunto MAGicSky. Las tareas experimentaleslos llevan a cabo colegas de Alemania, Francia, Gran Bretaña y Suiza. La investigación está subvencionada por la Unión Europea dentro del programa Future Emergent Technologies.
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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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