Skyrmion magnetyczny

Tekstura wirowania poza płaszczyzną skyrmiona i skyrmionium. Kolor zielony reprezentuje obroty skierowane poza ekran, a kolor żółty reprezentuje obroty skierowane w stronę ekranu.

W układach magnetycznych można znaleźć wzbudzenia, które charakteryzują się orientacją lokalnych momentów magnetycznych rdzeni atomowych. Skyrmion magnetyczny to topologiczna tekstura spinowa w kształcie pierścienia, która jest blisko spokrewniona ze skyrmionem magnetycznym .

Ładunek topologiczny

Ładunek topologiczny można zdefiniować w następujący sposób.

${\ Displaystyle Q = \ int {\ vec {m.}} ( {\vec {r}})\cdot (\partial _{x}{\vec {m}}({\vec {r}})\times \partial _{y}{\vec {m}}({ \vec {r}}))dr^{2}/4\pi }$

Przy tej definicji ładunek topologiczny skyrmionu można obliczyć na ± 1. Skyrmionium magnetyczne to topologiczna quasi cząstka, która składa się z superpozycji dwóch skyrmionów magnetycznych o przeciwnych ładunkach topologicznych, co daje całkowity zerowy ładunek topologiczny. Na tej podstawie można postrzegać rdzeń skyrmionium jako skyrmion (na rycinie żółty krążek centralny) o przeciwnym ładunku w porównaniu do większego skyrmionu (zielony krążek), w którym się znajduje.

Cząstki magnetyczne i ich ładunek topologiczny

Wirowanie tekstury	Ładunek topologiczny
Skyrmiona	±1
Skyrmionium	0
Torba Skyrmion z n Skyrmion	± przyp

W przeciwieństwie do skyrmionów magnetycznych , które doświadczają poprzecznego ugięcia pod wpływem ruchu napędzanego prądem, znanego jako efekt Halla skyrmiona (podobny do efektu Halla ), oczekuje się, że skyrmiony magnetyczne poruszają się równolegle do prądów napędzających elektryczność. Napędzany prądem ruch wzbudzeń magnetycznych jest jednym z przykładów bezpośredniego związku między ładunkiem topologicznym a obserwowalnym zjawiskiem fizycznym .

Prognozy teoretyczne

Skyrmionium były przedmiotem licznych badań teoretycznych. Oprócz przewidywań teoretycznych dotyczących istnienia skyrmionów, takich jak dwuwymiarowa monowarstwa Janusa CrGe(Se,Te) ₃ , wiele badań koncentrowało się na manipulowaniu nimi za pomocą prądów elektrycznych, prądów spinowych lub fal spinowych. Jak dotąd istnieje niewiele eksperymentalnych dowodów na istnienie skyrmionów magnetycznych. Jednym z przykładów jest obserwacja skyrmionu w heterostrukturze NiFe-CrSb ₂ Te _{3 .}

Potencjalne aplikacje

Wzbudzania magnetyczne, takie jak skyrmiony czy skyrmiony, są potencjalnymi budulcami urządzeń spintronicznych nowej generacji, które umożliwiają np. obliczenia neuromorficzne .