Группа японских ученых из RIKEN Center for Emergent Matter Science и Research Center for Neutron Science and Technology нашла способ управлять скирмионами (наноразмерными магнитными вихрями) используя механическую энергию. Работа принята к публикации в Nature Communications. .[]

Авторы исследования начали с простого вопроса, способны ли они создавать и уничтожать скирмионы в материале, используя механическую силу, и если да, то какова эта сила. Группа использовала специально разработанный стресс-зонд, которым они механически воздействовали на поверхность монокристалла силицида марганца, охлажденного до 27 Кельвин.

Модель памяти на скирмионах.Изображение: Y. Nii et al. DOI:10.1038/ncomms9539

Кристаллическая структура силицида марганца. Изображение: Achim Rosch, Institute for Theoretical Physics, Cologne, Germany

Силицид марганца обладает кубической решеткой, у которой отсутствует инверсионная симметрия т.е. элементарную ячейку нельзя совместить с самой собой с помощью поворотов после зеркального отражения. Материал представляет собой хиральный магнетик, в котором при охлаждении могут образовываться скирмионы. Впервые скирмионы были обнаружены в 2009 году группой немецких ученых из Мюнхенского технического университета именно в этом материале.

Исследователи обнаружили, что создание или уничтожение скирмиона требует приложение усилия менее десяти наноньютонов на один скирмион (эта величина сопоставима с силой нажима карандаша на бумагу при письме). При приложении силы перпендикулярно магнитному полю происходит образование скирмиона, а при приложении параллельно – уничтожение.

Механическое создание и уничтожение скирмиона. Изображение: Y. Nii et al. DOI:10.1038/ncomms9539

Сейчас скирмионы широко «разрекламированы» как перспективная основа новых запоминающих устройств с высокой плотностью записи из-за их малых размеров и относительной стабильности. Тем не менее, на данный момент ученые с трудом способны создавать, уничтожать или же перемещать скирмионы в веществе, поэтому подобные концепты пока не способны конкурировать с другими высокотехнологичными устройствами, основанными на спинтронике. Ранее ученые из Института прикладной физики Гамбургского университета пытались управлять скирмионами в тонких пленках с помощью туннельного сканирующего микроскопа.

Автор: Евгений Анохин