Группа исследователей из Гамбургского университета во главе с Кирстен фон Бергман показала возможность создания и аннигиляции одиночных магнитных скирмионов с использованием поляризованного по спину тока от иглы сканирующего туннельного микроскопа. Увы, осуществить управление скирмионами пока получилось лишь при 4,2 К, но это все равно выдающийся результат. Ведь впервые удалось реализовать переключение состояний "скирмион есть" — "скирмиона нет" на практике, что может означать появление потенциальной возможности по построению электроники на скирмионной базе.
Скирмионы, созданные авторами работы, состояли из 300 атомов, что делает их в 20 раз меньше устойчивых доменов винчестеров современности. Впрочем, те же скирмионы могут быть на порядок меньше. Вообще, скирмионами называют крохотные магнитные вихри, возникающие во многих материалах, включая марганецсилицидные тонкие пленки, кобальто-железо-кремниевые материалы и даже двухслойные сэндвичи из палладия и железа. Их можно представить себе как двумерные узлы, в которых магнитный момент вращается в плоскости на 360°.
Долгое время их рассматривали как потенциальную элементную базу для технологий хранения информации. Сегодня жесткие диски используют магнитные домены, в которых все спины выровнены в одном направлении, но размеры таких доменов ограничены снизу, а вот скирмионы вполне могут быть куда меньше доменов (до десятков атомов), что теоретически позволяет реализовать на их основе намного более плотное — примерно в 20 раз — хранение информации. Сложностью оставалось то, что, хотя теоретики описали скирмионы довольно давно, практические способы их контроля оказались значительно более сложной задачей, до сих пор не дававшейся ученым.
"Чтобы записать или удалить скирмион, мы располагаем иглу нашего сканирующего туннельного микроскопа над определенным участком образца и подаем на нее туннельный ток, поляризованный по спину. При низких токах и напряжении намагничивание образца устойчиво, а вот при высоком вольтаже магнитное состояние начинает переключаться между скирмионом и простым параллельным выстраиванием магнитных моментов. В этой ситуации направление тока может определить, какое из состояний более вероятно, — а это прямое указание на то, что в процесс переключения вовлечена передача вращающегося момента по спину", — поясняет фон Бергман. Пока метод в начале своего эволюционного пути: контроль удалось реализовать лишь в 60% случаев, что для эффективной одношаговой записи слишком мало. Но можно надеяться, что такие исследования помогут разработчикам уйти от температур жидкого гелия в сторону более практичных решений, пишет Physicsworld.com.
