不同拓撲自旋紋理之間的轉(zhuǎn)換

Skyrmions和bimerons是具有不對稱交換相互作用的磁性薄膜中的基本拓撲自旋紋理，它們可用作下一代低能耗存儲器、高級神經(jīng)形態(tài)計算和高級量子計算的信息載體。它們具有多個可以攜帶信息的自由度。

孤立的skyrmions和bimerons之間的轉(zhuǎn)換將是未來基于多個不同拓撲位的計算架構的基本操作。因此，社區(qū)找到有效的方法來實現(xiàn)磁性材料中skyrmions和bimerons的創(chuàng)造、轉(zhuǎn)化和操縱是很重要的。

在最近發(fā)表在NanoLetters上的一項研究中，由XiaoxiLiu領導的小組在實驗和模擬中證明，在一個由載流和歐米茄形微線圈包圍的磁盤中，可以產(chǎn)生孤立的斯格明子并隨后將它們轉(zhuǎn)化為雙分子體，其中電流引起的奧斯特場和溫度引起的垂直磁各向異性變化在skyrmions和bimerons之間的轉(zhuǎn)變中起重要作用。

研究人員發(fā)現(xiàn)，注入微線圈的電流可以產(chǎn)生奧斯特場，從而在平面外方向切換磁盤的磁化。同時，注入微線圈的電流會使磁盤發(fā)熱，導致器件溫度升高。

結果，在磁盤中實現(xiàn)了由溫度引起的磁各向異性降低，這導致磁化從面外方向重新定向到面內(nèi)方向，從而促進了從skyrmions到bimerons的轉(zhuǎn)變。研究人員還在skyrmions和bimerons之間的轉(zhuǎn)變過程中發(fā)現(xiàn)了變形的skyrmion氣泡和手性迷宮域。

研究人員的結果證明了兩種不同類型的拓撲自旋紋理可以由具有不對稱交換相互作用的同一磁性薄膜承載的可能性，這可能為基于不同類型的拓撲自旋紋理構建新型自旋電子應用提供指導。

“我們的實驗首次闡明了不同拓撲自旋紋理之間的轉(zhuǎn)換，”劉解釋說。他還提到，“Skyrmions和bimerons是下一代內(nèi)存和高級計算架構的兩個最重要的信息載體。我們的研究具有基本的物理意義。它對未來的數(shù)據(jù)存儲和計算社區(qū)也很重要。”

研究人員將嘗試研究基于不同類型拓撲自旋紋理轉(zhuǎn)換的磁性和自旋電子器件應用。一個例子是基于skyrmions和bimerons的電壓門控自旋電子器件。“我們的最終目標是將拓撲自旋紋理應用于低能耗、高密度內(nèi)存和先進的神經(jīng)形態(tài)計算，”劉說。

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