Figura: Simulació micromagnètica que mostra el moviment dels skyrmions al llarg de la pista generada amb la radiació d'ions d'heli. La pista confina els skyrmions i es mouen amb pulsos de corrent de nanosegons (ns) al llarg de la seva vora sense destruir-se, el que elimina l'efecte Skyrmion Hall (SkHE) (les densitats de corrent entre parèntesis estan en A.m-2).
Cerdanyola del Vallès, 15 de juliol de 2021. Els skyrmions magnètics són girs locals de la magnetització, considerats com unitats (bits) en els nous dispositius d'emmagatzematge de dades magnètiques. Van rebre aquest nom en honor al físic britànic Tony Hilton Royle Skyrme, qui va descriure aquestes configuracions quirals en els anys 80. Però no va ser fins el 2006 quan es va evidenciar la seva existència.
Els skyrmions són molt interessants per a la comunitat científica i industrial, ja que poden ser molt útils per trobar formes més eficients d'emmagatzemar i processar la informació en els nostres ordinadors. Poden manipular-se amb corrents elèctrics més baixos als habituals, facilitant que puguin utilitzar-se per a transportar informació.
Però els skyrmions són difícils de controlar. No es mouen en línia recta quan se'ls injecta corrent, sinó que de forma natural es desplacen cap als costats, "suïcidant-se". Això es coneix com l'efecte Skyrmion Hall. Perquè es facin servir els skyrmions en dispositius, s'han de moure i controlar-se de manera fiable.
L'equip d'investigació liderat per Olivier Boulle from SPINTEC (Grenoble, França) posseeix una àmplia experiència en el tema. Ja en 2016 van reportar la primera observació d'skyrmions magnètics en condicions adequades per a la indústria, amb experiments realitzats en el Sincrotró ALBA.
Ara, han trobat una manera de crear i guiar skyrmions en circuits o pistes: irradiant capes magnètiques ultrafines amb ions d'heli. Aquest mètode permet ajustar localment les propietats magnètiques al punt desitjat sense introduir defectes a la capa.
Les mostres es van preparar i les seves propietats magnètiques es van modificar localment mitjançant la irradiació d'ions d'heli per crear les pistes. Posteriorment, es van caracteritzar amb diferents tècniques per assegurar que la preparació era consistent. En la línia de llum CIRCE del Sincrotró ALBA, utilitzant el microscopi electrònic de fotoemissió PEEM, van poder obtenir imatges de com els skyrmions es movien al llarg de les pistes quan reben polsos de corrent. Els resultats es van confirmar amb microscòpia de força magnètica i simulacions micromagnètiques.
Amb aquesta metodologia, els investigadors poden confinar els skyrmions en una pista molt estreta i fer que es moguin en línia recta i més ràpid. "La possibilitat de crear circuits per guiar la trajectòria dels skyrmions en capes magnètiques ultrafines és molt interessant per al desenvolupament futur d'aplicacions de memòria i lògica", diu Olivier Boulle.
Amb la col·laboració de la Fundació Espanyola per a la Ciència i la Tecnologia. El Sincrotró ALBA forma part de la xarxa d'Unitats de Cultura Científica i de la Innovació (UCC+i) de la Fundació Espanyola per a la Ciència i la Tecnologia (FECYT) i ha rebut suport a través del projecte FCT-20-15798.
