Les skyrmions et les bimères sont des textures de spin topologiques fondamentales dans les couches minces magnétiques avec des interactions d’échange asymétriques et ils peuvent être utilisés comme support d’informations pour la mémoire à faible consommation d’énergie de nouvelle génération, l’informatique neuromorphique avancée et l’informatique quantique avancée car ils ont plusieurs degrés de liberté qui peuvent transporter informations. La transformation entre skyrmions isolés et bimerons sera une opération essentielle pour la future architecture informatique basée sur de multiples bits topologiques différents. Par conséquent, il est important pour la communauté de trouver des moyens efficaces de réaliser la création, la transformation et la manipulation de skyrmions et de bimerons dans des matériaux magnétiques.
Dans une étude récente publiée dans Nano-lettres, le groupe dirigé par Xiaoxi Liu, professeur au Département de génie électrique et informatique de l’Université de Shinshu au Japon et leurs collaborateurs internationaux démontrent dans des expériences et des simulations que la création de skyrmions isolés et leur transformation ultérieure en bimères sont possibles dans un disque magnétique entouré par une microbobine conductrice de courant et en forme d’oméga, où le champ d’Oersted induit par le courant électrique et la variation d’anisotropie magnétique perpendiculaire induite par la température jouent un rôle important dans la transformation entre les skyrmions et les bimères. Les chercheurs découvrent que le courant injecté dans la microbobine peut générer un champ d’Oersted pour commuter la magnétisation du disque magnétique dans les directions hors du plan. Pendant ce temps, le courant injecté dans la microbobine peut chauffer le disque magnétique et entraîner une augmentation de la température du dispositif. En conséquence, une diminution de l’anisotropie magnétique induite par la température est réalisée dans le disque magnétique, ce qui conduit à la réorientation de l’aimantation de la direction hors du plan vers la direction dans le plan et favorise ainsi la transformation des skyrmions en bimères. Les chercheurs trouvent également des bulles de skyrmions déformées et des domaines de labyrinthe chiraux lors de la transformation entre les skyrmions et les bimères.
Les résultats des chercheurs démontrent la possibilité que deux types différents de textures de spin topologiques puissent être hébergés par un même film magnétique avec des interactions d’échange asymétriques, ce qui peut fournir des lignes directrices pour la construction de nouvelles applications spintroniques basées sur différents types de textures de spin topologiques.
« Notre expérience a clarifié pour la première fois la transformation entre différentes textures de spin topologiques », explique Liu. Il mentionne également : « Les skyrmions et les bimerons sont les deux supports d’informations les plus importants pour la mémoire de nouvelle génération et les architectures informatiques avancées. Notre recherche présente un intérêt physique fondamental. Elle est également importante pour le stockage de données et la communauté informatique à venir.
Les chercheurs essaieront d’étudier les applications des dispositifs magnétiques et spintroniques basées sur la transformation de différents types de textures de spin topologiques. Un exemple est les dispositifs spintroniques voltage-dépendants basés sur des skyrmions et des bimerons. « Notre objectif ultime est l’application de textures de spin topologiques pour une faible consommation d’énergie, une mémoire haute densité et une informatique neuromorphique avancée. » dit Liu.
Cette recherche a été principalement soutenue par JSPS KAKENHI (Grant Nos. JP20F20363, JP21H01364, JP21K18872 et JP22F22061).
Source de l’histoire :
Matériel fourni par Université de Shinshu. Remarque : Le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.
