04.03.2021

Magnetische Wirbel auf engstem Raum

Beweglichkeit von Skyrmionen in geometrischen Strukturen hängt von ihrer Anordnung ab.

Im Rahmen einer Zusammen­arbeit von experi­men­tellen und theore­tischen Physikern aus den Arbeits­gruppen von Mathias Kläui und Peter Virnau an der Uni Mainz wurde das Verhalten magne­tischer Wirbel in nano­skaligen geo­me­trischen Strukturen unter­sucht. Die Forscher haben magne­tische Wirbel – Skyrmionen – in geom­e­trischen Strukturen ein­ge­sperrt. Skyrmionen lassen sich in dünnen Metall­filmen erzeugen und besitzen teilchen­ähnliche Eigen­schaften. Sie weisen eine hohe Stabilität auf und werden vonein­ander und von speziell präparierten Wänden abgestoßen.

Abb.: Stabile Zustände mit drei, sechs und zehn Skyrmionen, die in einem...
Abb.: Stabile Zustände mit drei, sechs und zehn Skyrmionen, die in einem Dreieck ein­ge­schlossen sind: Die Dar­stel­lung zeigt zeit­ge­mittelte Skyrmionen­posi­tionen aus dem Experi­ment (obere Reihe) und aus ent­spre­chen­den Computer­simu­la­tionen (untere Reihe; Bild: J. Rothörl, C. Song, JGU)

In Experimenten und begleitenden Computer­simulationen konnte das Team zeigen, dass die Beweg­lich­keit der Skyrmionen inner­halb geo­me­trischer Strukturen massiv von deren Anordnung abhängt. So sind beispiels­weise in Dreiecken drei, sechs oder zehn Skyrmionen, die sich ähnlich wie Kegel beim Bowling anordnen, besonders stabil.

„Diese Untersuchungen legen Grund­lagen für die Entwick­lung neu­artiger unkonven­tio­neller Rechen­methoden und Speicher­medien, die auf der Bewegung magnetischer Wirbel durch Gänge und Kammern basieren“, erklärt Kläui.

JGU / RK

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