Skyrmions和bimerons是具有不對(duì)稱交換相互作用的磁性薄膜中的基本拓?fù)渥孕y理，它們可用作下一代低能耗存儲(chǔ)器、高級(jí)神經(jīng)形態(tài)計(jì)算和高級(jí)量子計(jì)算的信息載體。它們具有多個(gè)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(lái)基于多個(gè)不同拓?fù)湮坏挠?jì)算架構(gòu)的基本操作。因此，社區(qū)找到有效的方法來(lái)實(shí)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(xiàng)研究中，由XiaoxiLiu領(lǐng)導(dǎo)的小組在實(shí)驗(yàn)和模擬中證明，在一個(gè)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(chǎng)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(chǎng)，從而在平面外方向切換磁盤的磁化。同時(shí)，注入微線圈的電流會(huì)使磁盤發(fā)熱，導(dǎo)致器件溫度升高。
結(jié)果，在磁盤中實(shí)現(xiàn)了由溫度引起的磁各向異性降低，這導(dǎo)致磁化從面外方向重新定向到面內(nèi)方向，從而促進(jìn)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(guò)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(jié)果證明了兩種不同類型的拓?fù)渥孕y理可以由具有不對(duì)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?fù)渥孕y理構(gòu)建新型自旋電子應(yīng)用提供指導(dǎo)。
“我們的實(shí)驗(yàn)首次闡明了不同拓?fù)渥孕y理之間的轉(zhuǎn)換，”劉解釋說(shuō)。他還提到，“Skyrmions和bimerons是下一代內(nèi)存和高級(jí)計(jì)算架構(gòu)的兩個(gè)最重要的信息載體。我們的研究具有基本的物理意義。它對(duì)未來(lái)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和計(jì)算社區(qū)也很重要。”
研究人員將嘗試研究基于不同類型拓?fù)渥孕y理轉(zhuǎn)換的磁性和自旋電子器件應(yīng)用。一個(gè)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(biāo)是將拓?fù)渥孕y理應(yīng)用于低能耗、高密度內(nèi)存和先進(jìn)的神經(jīng)形態(tài)計(jì)算，”劉說(shuō)。
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