Erős spin-pálya csatolású tömbi anyagban 10 nm alatti mágneses skyrmionokat figyeltek meg a BME Fizikai Intézet kutatói. Publikáció az npj Quantum Materials folyóiratban.
Az információ tároló és feldolgozó egységek méretének folyamatos csökkentése a felhasznált anyagok és technológiák folyamatos fejlesztését motiválja. Az elmúlt évtizedben felvetődött, hogy spinek stabil örvénylő mintázatába, ún. mágneses skyrmionokba lehetne az információt kódolni.
A mágneses skyrmionokat a spinek közötti kölcsönhatások kompromisszuma alakítja ki. A legtöbbet vizsgált, középpontos szimmetriát sértő rácsban kristályosodó anyagokban, a szokásos kicserélődési kölcsönhatás (Heisenberg) mellett fellép egy relativisztikus tag is (Dzyaloshinskii-Moriya). Mivel az egyik párhuzamos a másik pedig merőleges állásba próbálja rendezni a spineket, ezért versengésükből csavarodó mintázat alakulhat ki.
A BME Fizikai Intézetének kutatóinak vezetésével a nemzetközi csoport egy olyan anyagot (GaMo4S8) vizsgált, melyben a spin-pálya csatolásból eredő, relativisztikus tag felerősödik, ezért a skyrmion mérete 10 nm alá csökken. Az erős spin-pálya csatolás további következménye egy további, ma még ismeretlen mágneses fázis megjelenése illetve a moduláció vektor szokatlan térbeli elrendeződése. Az anyag további különlegessége, hogy mágneses mintázat az elektromos polarizáció változásához vezet, mely lehetőséget nyit annak elektromos terekkel történő manipulációjára.
A cikk szabadon elérhető:
Squeezing the periodicity of Néel-type magnetic modulations by enhanced Dzyaloshinskii-Moriya interaction of 4d electrons
Á. Butykai, K. Geirhos, D. Szaller, L. F. Kiss, L. Balogh, M. Azhar, M. Garst, L. DeBeer-Schmitt, T. Waki, Y. Tabata, H. Nakamura, I. Kézsmárki, and S. Bordács
npj Quantum Materials, DOI: 10.1038/s41535-022-00432-y
Spinek elrendezése mágneses skyrmionban.
A mágneses periodicitás meghatározására használt neutronszórás intenzitásának térbeli eloszlása GaMo4S8-ban.