Как рассказал главный научный сотрудник Лаборатории пленочных технологий Школы естественных наук ДВФУ Олег Третьяков, скирмионы (топологически нетривиальные конфигурации магнитного спина с вихреподобной структурой) могут стать основой будущих магнитных технологий памяти. Современные жесткие диски для хранения информации используют магнитные домены, чей минимальный физический размер уже достиг 100 нанометров. Скирмионы являются более стабильными структурами, размер которых может быть уменьшен до нескольких нанометров, что позволит использовать их для создания устройств хранения и обработки данных с более высокой плотностью. Что еще более важно, такая память будет сохранять информацию даже при выключении питания.
В ходе проведения экспериментов было установлено, что скирмионы движутся под гораздо большим углом относительно приложенного тока, чем это предсказывалось первоначальной теорией. Это важный результат, который имеет значение для будущего проектирования реальных устройств, содержащих эти топологические квазичастицы. Как ожидается, магнитные скирмионы будут использоваться в будущих приложениях спинтроники — «памяти на беговой дорожке» Racetrack Memory и устройствах логики.
«Ранее было предсказано, что этот «скирмионный угол Холла» должен зависеть только от статических свойств скирмионов, таких как диаметр, — объясняет профессор Третьяков. — В нашей работе мы нашли, что этот угол сильно зависит от скорости — поведение, которое не может быть объяснено с помощью стандартно используемых моделей. Поэтому мы разработали новую модель, учитывающую динамические изменения спиновой структуры скирмиона. Мы также показали возможность управления этим углом и необходимость учитывать динамические изменения траекторий скирмиона при проектировании будущих устройств наноэлектроники».
Как пояснил главный научный сотрудник Лаборатории пленочных технологий Школы естественных наук ДВФУ Александр Самардак, на основе скирмионов уже ведется разработка новых систем хранения и обработки данных. Такие элементы памяти — дешевле в производстве, они будут работать быстрее и надежнее, потреблять минимум энергии. В будущем они могут использоваться при производстве устройств наноэлектроники — компьютеров, смартфонов, датчиков, способных долгое время работать без подзарядки.
Ранее, работая в этом же направлении — развитии электроники нового типа — ученые ДВФУ первыми получили трехслойные поликристаллические пленки состава рутений-кобальт-рутений (Ru/Co/Ru) с толщиной магнитного слоя всего в четыре атомных слоя. Эти новые ультратонкие материалы также имеют большие перспективы применения в наноэлетронике.