Sacs de skyrmions, les morceaux magnétiques du futur

Électronique

Équipe éditoriale du site Innovation technologique - 08/04/2025

Illustration de la génération de sacs de skyrmions dans des films minces. [Image : MIB/Advanced Materials]

Skyrmions imbriqués

Si vous êtes au courant des technologies qui équiperont l'ordinateur ou le téléphone portable que vous comptez acheter dans 10 ans ou plus, vous avez certainement entendu parler des skyrmions , une sorte de tourbillon magnétique qui promet de révolutionner l'informatique.

Comme il s'agit de structures magnétiques à l'échelle nanométrique, elles sont utilisées dans le développement de nouveaux mécanismes de stockage de données à haute densité, bien supérieure à celle des disques durs et SSD actuels, ainsi que dans l'informatique basée sur le magnétique, comme la spintronique , qui utilise beaucoup moins d'énergie et ne perd pas de données lorsque vous éteignez l'appareil.

Lisa Kern et ses collègues de l'Institut Max Born et de l'Association de recherche de Berlin en Allemagne ont découvert un moyen de créer des structures complexes de skyrmions « imbriqués » les uns dans les autres, créant des niveaux auparavant impensables non seulement de densification des données mais également de contrôle sur les bits magnétiques individuels.

L'équipe appelle sa structure des sacs skyrmion, ou sacs skyrmion.

« Nos résultats élargissent non seulement l'horizon expérimental de la recherche sur les skyrmions, mais suggèrent également des stratégies pour explorer des textures de spin topologiques complexes au sein d'une plate-forme matérielle unifiée pour des applications pratiques », ont écrit les chercheurs.

Structure et micrographies de bits magnétiques comportant différents nombres de skyrmions. [Image : Lisa-Marie Kern et al. - 10.1002/adma.202501250]

Skyrmionium et sac skyrmion

Les formes les plus simples de skyrmions, déjà largement explorées dans des films magnétiques très minces, prennent une forme circulaire, où les spins tournent à 180° de l'extérieur vers l'intérieur. Les spins au centre du skyrmion pointent donc dans la direction opposée à ceux à l'extérieur du skyrmion.

Les configurations plus complexes incluent ce qu'on appelle le skyrmionium, où les spins tournent à 360° et les spins au centre ont la même orientation que ceux à l'extérieur, ce qui donne une structure en forme d'anneau.

Ce que l'équipe a maintenant démontré expérimentalement, c'est que cet anneau peut être rempli à nouveau de skyrmions, ce qui donne un skyrmion à l'intérieur de l'anneau : les poches de skyrmions, avec plusieurs skyrmions à l'intérieur.

L'équipe a découvert comment apporter des modifications à l'échelle nanométrique aux propriétés magnétiques du film mince, grâce à des faisceaux d'ions d'hélium, afin de favoriser la génération de textures d'ordre supérieur, avec des structures inférieures à 100 nanomètres. Les démonstrations ont notamment permis de générer divers sacs de skyrmions, allant du skyrmionium vide à des sacs remplis de quatre skyrmions.

Cela établit une voie pratique pour étudier et utiliser les états de skyrmions complexes dans les matériaux en couches minces, ce qui constitue une étape importante vers les futurs dispositifs spintroniques et topologiques.

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