L'illustrazione mostra gli skyrmion in una delle loro modalità Eigen (in senso orario). Attestazione:Yotta Kippe/HZB
Cu 2 OSeO 3 è un materiale con proprietà magnetiche insolite. I vortici magnetici di spin noti come skyrmioni si formano all'interno di un certo intervallo di temperatura in presenza di un piccolo campo magnetico esterno. Attualmente, temperature moderatamente basse di circa 60 Kelvin (-213 gradi Celsius) sono necessarie per stabilizzare la loro fase, ma sembra possibile spostare questo intervallo di temperatura a temperatura ambiente. La cosa eccitante degli skyrmion è che possono essere messi in moto e controllati molto facilmente, offrendo così nuove opportunità per ridurre l'energia necessaria per l'elaborazione dei dati.
Il lavoro teorico aveva previsto che sarebbe stato possibile utilizzare un campo elettrico ad alta frequenza per eccitare un gruppo di skyrmioni nel campione in modo che i loro nuclei ruotino tutti insieme, sincrono come uno sciame di pesci, in senso orario o antiorario, o in alternativa possono anche esibire un movimento "respiratorio".
Ora un team è riuscito per la prima volta a misurare in dettaglio la dinamica di questi skyrmioni utilizzando un campione di un singolo cristallo di Cu 2 OSeO 3 . "Metodi di laboratorio convenzionali come la risonanza ferromagnetica, non sono in grado di rilevare direttamente la deflessione degli spin nella fase skyrmion e quindi non sono adatti per osservare selettivamente le loro eccitazioni. Perciò, dovevamo inventarci qualcosa di nuovo, " spiega il Prof. Christian Back, dell'Università Tecnica di Monaco di Baviera.
Il team di BESSY II è riuscito a combinare un metodo di risoluzione dello spin con un campo a microonde esterno. "La tecnica di diffusione magnetica risonante quando combinata con campi magnetici vettoriali esterni mostra dove si trovano gli spin nel reticolo e come sono orientati nello spazio, e tutti questi per ogni specie di spin elementare che può esistere nel campione, " spiega il dottor Florin Radu, all'Helmholtz-Zentrum di Berlino (HZB), un fisico che ha sviluppato e installato la stazione terminale VEKMAG in collaborazione con i partner dell'Universität Regensburg, Università della Ruhr Bochum, e Freie Universität Berlin. La costruzione e il continuo sviluppo della stazione VEKMAG sono supportati dal Ministero federale tedesco dell'istruzione e della ricerca (BMBF) e HZB.
Usando l'eccitazione della risonanza ferromagnetica indotta dal campo elettrico e registrando l'intensità dei raggi X di un cosiddetto picco di Bragg, il gruppo di ricerca ha dimostrato sperimentalmente per la prima volta che tutti e tre i modi caratteristici di oscillazione si verificano in Cu 2 OSeO 3 —il team ha osservato skyrmioni magnetici girare in senso orario, Antiorario, e l'espansione e la contrazione (modalità "respirazione"). Queste modalità possono essere commutate e invertite modificando la frequenza del campo a microonde:ogni modalità dinamica viene raggiunta per una determinata frequenza, che dipende inoltre dal campo magnetico esterno nonché da altri parametri intrinseci del campione. "Questo è un primo passo verso la caratterizzazione specifica della fase del moto giroscopico controllato di skyrmion, "dice Radu.
