Magnetische wervelingen in kleine ruimtes

In een nauwe samenwerking tussen experimentele en theoretische fysici aan de Johannes Gutenberg Universiteit Mainz (JGU), onderzochten de onderzoeksgroepen van professor Mathias Kläui en Dr. Peter Virnau het gedrag van magnetische wervelingen binnen geometrische structuren op nanoschaal.

In hun werk gepubliceerd in Geavanceerde functionele materialenbeperkten de onderzoekers kleine magnetische wervelingen, zogenaamde skyrmions, in geometrische structuren. Skyrmions kunnen worden gemaakt in dunne metaalfilms en hebben deeltjesachtige eigenschappen: ze vertonen een hoge stabiliteit en worden van elkaar en van speciaal geprepareerde wanden afgestoten. Experimenten en bijbehorende computersimulaties toonden aan dat de mobiliteit van skyrmions binnen deze geometrische structuren in hoge mate afhangt van hun opstelling. In driehoeken zijn bijvoorbeeld drie, zes of tien skyrmions die als bowlingkegels zijn gerangschikt bijzonder stabiel.

“Deze studies leggen de basis voor de ontwikkeling van nieuwe niet-conventionele computer- en opslagmedia, gebaseerd op de beweging van magnetische wervelingen door microscopisch kleine gangen en kamers”, legt professor Mathias Kläui uit. Het onderzoek werd gefinancierd door de Dynamics and Topology (TopDyn) Top-level Research Area, die in 2019 werd opgericht als een samenwerking tussen Johannes Gutenberg University Mainz, TU Kaiserslautern en het Max Planck Institute for Polymer Research in Mainz.

“Dit werk is een uitstekend voorbeeld van de interdisciplinaire samenwerking tussen simulatie en experiment, die alleen mogelijk werd gemaakt door de financiering van TopDyn”, zei Dr. Peter Virnau.