Nowe wiadomości o oddziaływaniach skyrmionów magnetycznych w materiałach cienkowarstwowych
Materiały magnetyczne nieposiadające symetrii inwersyjnej mogą przejawiać wewnętrzny moment obrotowy. Materiały takie mogą kryć oddziaływania chiralne prowadzące do chiralnych magnetycznych stanów podstawowych, takich jak skyrmiony. Skyrmiony magnetyczne są przypominającymi cząstki solitonami o wielkości kilku nanometrów, których strukturę spinu można odwzorować w sposób ciągły na sferze. Ze względu na małe rozmiary, skyrmiony mogą być wykorzystywane do budowy urządzeń do zapisu danych o bardzo dużej gęstości, a tym samym stworzenia nowej klasy urządzeń o niskim poborze mocy. Kontrolowanie skyrmionów jest jednak trudne, a w ostatnich latach podejmowano liczne próby stworzenia stabilnych skyrmionów. Badania koncentrowały się ponadto głównie na skyrmionach powstających w dużych materiałach magnetycznych. Celem finansowanego ze środków UE projektu SKYHIGH (Skyrmion devices and their high frequency dynamics) było dokładniejsze zbadanie dynamiki skyrmionów magnetycznych w cienkowarstwowych materiałach magnetycznych. Zespół badał oddziaływania między skyrmionami znajdującymi się w cienkich warstwach germanku. Dynamikę magnetyzacji skyrmionów w takich warstwach badano przy pomocy zaawansowanych systemów pomiarowych o wysokiej częstotliwości. W materiałach wielowarstwowych skyrmiony pojawiają się w wyniku oddziaływań Dzyaloshinskiego-Moriya, które wynikają z naruszonej symetrii inwersyjnej na granicach faz. Pomiary polaryzacji spinu w cienkowarstwowych materiałach wielowarstwowych pozwoliły na uzyskanie nowej wiedzy na temat tych oddziaływań, dzięki czemu systemy cienkowarstwowe mogą zostać potencjalnie zastosowane do manipulowania skyrmionami. Dokładniejsza kontrola właściwości magnetycznych oddziałujących skyrmionów może też być podstawą do stworzenia nowych technologii spintronicznych — wykorzystujących te właściwości do zastosowań obliczeniowych i komunikacyjnych. Skyrmionami można manipulować w celu kodowania informacji, gdzie ich obecność lub nieobecność może oznaczać bity.
Słowa kluczowe
Skyrmion magnetyczny, cienkie warstwy, spintronika, symetria inwersyjna, SKYHIGH
