Un equipo de científicos dirigido por el profesor asociado Yang Hyunsoo del Departamento de Ingeniería Eléctrica e Informática de la Facultad de Ingeniería de la Universidad Nacional de Singapur NUS ha inventado una novedosa película multicapa ultrafina que podría aprovechar las propiedades de pequeños remolinos magnéticos, conocidos como skyrmions, como soportes de información para almacenar y procesar datos en medios magnéticos.
La película delgada de tamaño nanométrico, que se desarrolló en colaboración con investigadores del Laboratorio Nacional de Brookhaven, la Universidad de Stony Brook y la Universidad Estatal de Louisiana, es un paso fundamental hacia el diseño de dispositivos de almacenamiento de datos que usan menos energía y funcionan más rápido que los existentestecnologías de memoria. La invención se informó en Comunicaciones de la naturaleza el 10 de marzo de 2017.
Pequeños remolinos magnéticos con gran potencial como portadores de información
La transformación digital ha dado como resultado una demanda cada vez mayor de un mejor procesamiento y almacenamiento de grandes cantidades de datos, así como mejoras en la tecnología de los discos duros. Desde su descubrimiento en materiales magnéticos en 2009, los skyrmions, que son solo pequeñas texturas magnéticas en remolinounos pocos nanómetros de tamaño, se han estudiado ampliamente como posibles portadores de información en dispositivos lógicos y de almacenamiento de datos de próxima generación.
Se ha demostrado que los Skyrmions existen en sistemas en capas, con un metal pesado colocado debajo de un material ferromagnético. Debido a la interacción entre los diferentes materiales, se forma una interacción de ruptura de simetría interfacial, conocida como la interacción Dzyaloshinskii-Moriya DMI, y esto ayuda a estabilizar un skyrmion. Sin embargo, sin un campo magnético fuera del plano presente, la estabilidad del skyrmion se ve comprometida. Además, debido a su pequeño tamaño, es difícil obtener imágenes de los materiales nanométricos.
Para abordar estas limitaciones, los investigadores trabajaron para crear skyrmions magnéticos estables a temperatura ambiente sin la necesidad de un campo magnético de polarización.
Material único para almacenamiento de datos
El equipo de NUS, que también está compuesto por el Dr. Shawn Pollard y la Sra. Yu Jiawei del Departamento de Ingeniería Eléctrica e Informática de NUS, descubrió que se podría mantener una gran DMI en películas multicapa compuestas de cobalto y paladio, y esto es lo suficientemente grande para estabilizartexturas de giro skyrmion.
Para obtener imágenes de la estructura magnética de estas películas, los investigadores de NUS, en colaboración con el Laboratorio Nacional Brookhaven en los Estados Unidos, emplearon microscopía electrónica de transmisión de Lorentz L-TEM. L-TEM tiene la capacidad de obtener imágenes de estructuras magnéticas debajo10 nanómetros, pero no se ha utilizado para observar skyrmions en geometrías multicapa anteriormente, ya que se predijo que mostraría señal cero. Sin embargo, al realizar los experimentos, los investigadores encontraron que al inclinar las películas con respecto al haz de electrones, encontraron quepodrían obtener un contraste claro consistente con el esperado para skyrmions, con tamaños por debajo de 100 nanómetros.
El Dr. Pollard explicó: "Durante mucho tiempo se ha asumido que no hay DMI en una estructura simétrica como la presente en nuestro trabajo, por lo tanto, no habrá skyrmion. Es realmente inesperado para nosotros encontrar tanto DMI como skyrmions grandesen la película multicapa que diseñamos. Además, estos skyrmions a nanoescala persistieron incluso después de la eliminación de un campo magnético de polarización externo, que es el primero de su tipo ".
El profesor asociado Yang agregó: "Este experimento no solo demuestra la utilidad de L-TEM en el estudio de estos sistemas, sino que también abre un material completamente nuevo en el que se pueden crear skyrmions. Sin la necesidad de un campo de polarización, el diseño yla implementación de dispositivos basados en skyrmion se simplifica significativamente. El pequeño tamaño de los skyrmions, combinado con la increíble estabilidad generada aquí, podría ser potencialmente útil para el diseño de dispositivos espintrónicos de próxima generación que son energéticamente eficientes y pueden superar las tecnologías de memoria actuales ".
siguiente paso
El profesor asociado Yang y su equipo están estudiando actualmente cómo los skyrmions a nanoescala interactúan entre sí y con las corrientes eléctricas, para promover el desarrollo de la electrónica basada en skyrmion.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Nacional de Singapur . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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