Figura: Simulación micromagnética que muestra el movimiento de los skyrmion a lo largo de la pista generada con la radiación de iones de helio. La pista confina a los skyrmions dentro y se mueven con pulsos de corriente de nanosegundos (ns) a lo largo de su borde sin destruirse, lo que elimina el efecto Skyrmion Hall (SkHE) (las densidades de corriente entre paréntesis están en A.m-2).
Cerdanyola del Vallès, 15 de julio de 2021. Los skyrmions magnéticos son giros locales de la magnetización, considerados como unidades (bits) en los nuevos dispositivos de almacenamiento de datos magnéticos. Recibieron este nombre en honor al físico británico Tony Hilton Royle Skyrme, quien describió estas configuraciones quirales en los años 80. Pero no fue hasta 2006 cuando se evidenció su existencia.
Los skyrmions son muy interesante para la comunidad científica e industrial, ya que pueden ser muy útiles para encontrar formas más eficientes de almacenar y procesar información en nuestros ordenadores. Pueden manipularse con corrientes eléctricas más bajas a las habituales, facilitando que puedan ser utilizados para transportar información.
Pero los skyrmions son difíciles de controlar. No se mueven en línea recta cuando se les inyecta corriente, sino que naturalmente se desplazan hacia los bordes, "suicidándose". Esto se conoce como el efecto Skyrmion Hall. Para que se utilicen los skyrmions en dispositivos, deben moverse y controlarse de forma fiable.
El equipo de investigación liderado por Olivier Boulle from SPINTEC (Grenoble, Francia) posee una amplia experiencia en el tema. Ya en 2016 reportaron la primera observación de skyrmions magnéticos en condiciones adecuadas para la industria, con experimentos realizados en el Sincrotrón ALBA.
Ahora, han encontrado una forma de crear y guiar skyrmions en circuitos o pistas: irradiando capas magnéticas ultrafinas con iones de helio. Este método permite ajustar localmente las propiedades magnéticas al punto deseado sin introducir defectos en la capa.
Las muestras se prepararon y sus propiedades magnéticas se modificaron localmente mediante la irradiación de iones de helio para crear las pistas. Posteriormente, se caracterizaron con diferentes técnicas para asegurar que la preparación era consistente. En la línea de luz CIRCE del Sincrotrón ALBA, utilizando el microscopio electrónico de fotoemisión PEEM, pudieron obtener imágenes de cómo los skyrmions se mueven a lo largo de las pistas cuando reciben pulsos de corriente. Los resultados se confirmaron con microscopía de fuerza magnética y simulaciones micromagnéticas.
Con esta metodología, los investigadores pueden confinar a los skyrmions en una pista muy estrecha y hacer que se muevan en línea recta y más rápido. "La posibilidad de crear circuitos para guiar la trayectoria de los skyrmions en capas magnéticas ultrafinas es muy interesante para el desarrollo futuro de aplicaciones de memoria y lógica", dice Olivier Boulle.
Con la colaboración de la Fundación Española para la Ciencia y la Tecnología. El Sincrotrón ALBA forma parte de la red de Unidades de Cultura Científica y de la Innovación (UCC+i) de la Fundación Española para la Ciencia y la Tecnología (FECYT) y ha recibido apoyo a través del proyecto FCT-20-15798.
