Взаимодействие изолированных скирмионов в наноструктурированных кубических киральных магнетиках

Взаимодействие изолированных скирмионов в наноструктурированных кубических киральных магнетиках

 

Haifeng Du1,2, Xuebing Zhao3, F.N. Rybakov4, А.Б. Борисов5, Shasha Wang1, Jin Tang1, Chiming Jin1, Chao Wang3, Wensheng Wei1, N.S. Kiselev6, Stefan Blügel6, Yuheng Zhang1,7,8, Renchao Che3, Mingliang Tian1,2,8

1High Magnetic Field Laboratory, Chinese Academy of Sciences and University of Science and Technology of China, Hefei, China
2School of Physics and Materials Science, Anhui University, Hefei, China
3Laboratory of Advanced Materials, Fudan University, Shanghai, China
4Department of Physics, KTH-Royal Institute of Technology, Stockholm, Sweden
5M.N. Miheev Institute of Metal Physics of UB RAS, Ekaterinburg, Russia
6Peter Grünberg Institute, Jülich, Germany
7University of Science and Technology of China, Hefei, China
8Nanjing University, Nanjing, China

 

Впервые теоретически и экспериментально показано, что взаимодействие между (скирмионами (вихрями) в магнитных системах без центра инверсии имеет не только отталкивающий характер (как предполагалось ранее), но и притягивающий характер. На основе теоретических расчетов получены первые экспериментальные доказательства для взаимодействия типа Леннарда-Джонса (характерного для взаимодействия атомов в твердых телах) между отдельными вихрями, выявленные прямым наблюдением обратимой эволюции равновесного межскирмионного расстояния под действием поля. Открытый механизм притягивающего взаимодействия для магнитных вихрей полностью отличается от взаимодействия вихрей в других системах, таких как, двумерные магнетики или сверхпроводники. Эти результаты имеют важное значение для возможных технологических приложений в «race-track» памяти, где предполагается использовать запись информации на скирмионах.

 

Рис. 1. Представлена зависимость потенциальной энергии взаимодействия между скирмионами (а) и между скирмионом и краем образца (б) от магнитного поля.

 

  1. Interaction of Individual Skyrmions in a Nanostructured Cubic Chiral Magnet [Текст] / Haifeng Du, Xuebing Zhao, Filipp N. Rybakov, Aleksandr B. Borisov, Shasha Wang, Jin Tang, Chiming Jin, Chao Wang, Wensheng Wei, Nikolai S.Kiselev, Yuheng Zhang, Renchao Che, Stefan Blügel, Mingliang Tian // Physical Review Letters. — 2018. — V. 120. — P. 197203—197208.
  2. Localized structures in magnetic systems without the center of inversion [Текст] / A.B. Borisov // PHYSICS-USPEKHI. — 2020. — V. 63. — P. 269—288.