Unconventional magnetic states and defects

Nieuwe magnetische toestanden kunnen magnetische gegevensopslag efficiënter maken

Magnetisch geheugen is een essentiële technologie die wordt gebruikt in moderne harde schijven om gegevens op te slaan. Het maakt gebruik van grote streepdomeinen van magnetisatie die ofwel omhoog of omlaag worden gericht om de informatieve bits te vertegenwoordigen. Wetenschappers werken momenteel aan gegevensopslag met een lager energieverbruik. Een veelbelovende aanpak is het gebruik van iets dat magnetische Skyrmions wordt genoemd. Deze kleine magnetische deeltjes zijn zeer stabiel en kunnen worden verplaatst door een elektrische stroom. Deze eigenschappen maken Skyrmions ideale kandidaten voor racetrack-geheugentoestellen, waarbij de Skyrmions zich langs een nanodraad bewegen, vergelijkbaar met een trein op een spoor. Deze technologie kan magnetische geheugentoestellen veel efficiënter en krachtiger maken dan ze momenteel zijn.

In zijn onderzoek richtte Evgenii Barts zich onder andere op Ba₃TaFe₃Si₂O₁₄, genaamd Fe-gebaseerd langasite. Recente experimenten toonden aan dat dit complexe materiaal onconventionele magnetische structuren herbergt als gevolg van meerdere concurrerende spininteracties. Om deze structuren te begrijpen, ontwierp Barts een effectief model dat grootschalige magnetische superstructuren in dit materiaal beschrijft. Door dit model te gebruiken, zijn experimentele resultaten gereproduceerd.

Barts: 'Ons onderzoek leidde tot de ontdekking van nieuwe magnetische toestanden, zoals de driedimensionale Skyrmion en andere tweedimensionale vortices. Interessant is dat vergelijkbare deeltjesachtige toestanden werden voorspeld in andere fysische contexten, zoals de deeltjesfysica en superfluïde 3He.' Dit werk opent nieuwe mogelijkheden om naar andere materialen te zoeken die compacte niet-collineaire structuren in drie dimensies herbergen. Dergelijke materialen kunnen worden gebruikt in driedimensionale ontwerpen van geheugentoestellen en de weg effenen voor spannende vooruitgang op dit gebied.

Evgenii Barts voerde zijn onderzoek uit bij het Zernike Institute for Advanced Materials, afdeling Theorie van de Gecondenseerde Materie, met financiering van de Stichting voor Fundamenteel Onderzoek der Materie (FOM). Hij vervolgt zijn loopbaan als postdoc bij de Rijksuniversiteit Groningen.

Proefschrift: https://hdl.handle.net/11370/cf3e59c3-1ebd-4122-8924-1edacb46bd20