室温で操作される単一のスキルミオン

理化学研究所創発物性科学センターの科学者と共同研究者は、室温で電流のパルスを使用して、単一のスキルミオン(将来の超高密度情報ストレージデバイスの計算ビットとして使用できる小さな磁気渦)を操作できることを示しました。

スキルミオン(磁壁の駆動に使用されるものよりも数桁低い小さな電流で移動できる小さな粒子)は、低エネルギー消費のデータストレージデバイスで有望なアプリケーションを開発することを期待して研究されています。スピントロニクスデバイスを作成するための鍵は、単一の小さな渦を効果的に操作および測定する機能です。

これまでのほとんどの研究は、マイクロメートル以上のサイズのスキルミオンまたは室温以下で安定化されたスキルミオンクラスターのダイナミクスに焦点を合わせてきました。 Nature Communicationsに掲載された現在の研究では、研究者たちはコバルト、亜鉛、マンガンの化合物であるCo9Zn9Mn2からなる薄い磁性板を使用しました。これはキラル格子磁石として知られています。彼らは、ローレンツ透過型電子顕微鏡を使用して、室温で100ナノメートルのサイズの単一のスキルミオンのダイナミクスを直接観察しました。彼らは、スキルミオンがナノ秒のスケールで超高速の電流パルスにさらされたときに、磁場を反転させることによって、スキルミオンの動きを追跡し、そのホールの動きの方向を制御することができました。このグループは、スキルミオンの動きが、電流の刺激下でのクリープ運動によって、固定された静的状態から流れの動きへの動的遷移を示し、毎秒3メートルを超えるスキルミオンの比較的速い速度を定量化したことを発見しました。

理研CEMSの特別ポスドク研究員である筆頭著者のLicongPeng氏は、「これは非常にエキサイティングです。なぜなら、初めて電流を使用して、キラル格子磁石で室温で単一のスカイルミオンを操作できるようになったからです。」

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