Uno skyrmion magnetico è un oggetto topologico versatile che può essere utilizzato per trasportare informazioni in futuri dispositivi di elaborazione delle informazioni spintronici. In quanto potenziali vettori di informazioni non volatili, un'eccellente resistenza e una robusta ritenzione sono proprietà desiderate degli skyrmioni nei dispositivi spintronici. Però, studi precedenti hanno suggerito che gli skyrmion possono essere facilmente distrutti ai bordi del dispositivo durante le operazioni ad alta velocità a causa del cosiddetto effetto skyrmion Hall.

Per queste ragioni, uno degli obiettivi dell'attuale ricerca sugli skyrmion è trovare modi efficaci per proteggere gli skyrmion dalla distruzione toccando i bordi del dispositivo. Le soluzioni tipiche includono l'eliminazione dell'effetto Hall skyrmion nei sistemi antiferromagnetici e antiferromagnetici sintetici.

In uno studio pubblicato su Nano lettere , il gruppo guidato dal Prof. Xiaoxi Liu del Dipartimento di Ingegneria Elettrica e Informatica, Università di Shinshu, Il Giappone e i suoi collaboratori dimostrano in esperimenti che gli skyrmioni possono essere efficacemente confinati nei canali e protetti dall'essere distrutti ai bordi dei dispositivi nei sistemi ferromagnetici più comunemente usati. Il confinamento degli skyrmioni in canali progettati è fondamentale per qualsiasi applicazione pratica basata sull'accumulo e il trasporto di skyrmioni. Gli autori scoprono che la posizione degli skyrmioni nei materiali ferromagnetici può essere controllata da barriere e pozzi di energia ingegnerizzati.

Perciò, hanno fabbricato sperimentalmente un film magnetico multistrato con molte barriere energetiche e pozzi formati da modelli con proprietà magnetiche modificate, dove scoprono che gli skyrmioni possono essere attratti o respinti dai confini dei modelli. Fabbricando modelli quadrati e strisce con proprietà magnetiche modificate in un grande film ferromagnetico, gli autori mostrano la possibilità di costruire canali affidabili per il confinamento, accumulo, e potenziale trasporto di skyrmioni come vettori di informazioni.

Inoltre, questo metodo riportato in questa ricerca offre anche la possibilità per lo studio futuro degli skyrmioni che interagiscono con substrati unidimensionali e bidimensionali, che sono importanti problemi dinamici che sono stati studiati teoricamente negli ultimi decenni.

"La nostra ricerca ha dimostrato che una solida protezione topologica degli skyrmioni può essere ottenuta con un approccio semplice ma efficace, che ha un'importanza applicativa pratica, " spiega lo sperimentatore Prof. Xiaoxi Liu della Shinshu University, che ha condotto questo studio di ricerca.

Il ricercatore senior della JSPS, il dott. Xichao Zhang, afferma che "i risultati della ricerca suggeriscono che possiamo utilizzare modelli di proprietà magnetiche modificate per controllare i comportamenti statici e dinamici degli skyrmioni". Poi aggiunge, "Nel nostro lavoro futuro, indagheremo la dinamica indotta dalla corrente degli skyrmioni nei canali progettati, che sarà un altro passo importante verso i dispositivi spintronici basati su skyrmion".