Эти миниатюрные вихри, похожие на торнадо, могут стать основой для энергоэффективной электроники будущего. В новом исследовании команда из Еврейского университета в Иерусалиме и Тяньцзиньского университета выяснила, как заставить скирмионы в материале Fe₃Sn₂ (железо-олово) вибрировать под действием электрического тока.

Результаты опубликованы в издании Nature Communications.

Скирмионы — это стабильные магнитные завихрения, которые можно двигать с минимальными затратами энергии. Их изучают как возможную замену современным технологиям хранения данных. Оказалось, что если пропускать ток через Fe₃Sn₂, скирмионы начинают резонировать — пульсировать, как легкие, или вращаться. Это подтвердило теоретические расчеты и показало, что материал ведет себя иначе, чем другие магнитные соединения.

Но самое интересное — ученые обнаружили необычный эффект. Ширина резонансного сигнала менялась при постоянном токе. Компьютерное моделирование объяснило это явление: в материале возникали спиновые токи, которые влияли на движение скирмионов. Причем их колебания вызывались не обычным спиновым переносом, а более сложным механизмом — спин-орбитальным взаимодействием.

Теперь мы лучше понимаем, как спиновые токи взаимодействуют с магнитными материалами, особенно в системах со сложной внутренней структурой, — говорит профессор Амир Капуа.

Исследование не только раскрывает новые физические эффекты, но и предлагает способ детектирования спиновых токов с помощью скирмионов. Это может пригодиться в разработке энергосберегающей памяти, нейроморфных процессоров и высокочувствительных датчиков.

Этот прорыв важен по трем причинам:

• Энергоэффективность — скирмионы требуют меньше энергии для управления, чем традиционные технологии.
• Новые датчики — резонансы скирмионов могут стать сверхчувствительными детекторами спиновых токов.
• Фундаментальное понимание — работа раскрывает механизмы спинового переноса в неупорядоченных системах, что поможет проектировать материалы с заданными свойствами.

Хотя исследование впечатляет, Fe₃Sn₂ — не самый удобный материал для массового применения. Он содержит олово, которое редко используют в микроэлектронике из-за сложностей в производстве. Пока не ясно, удастся ли воспроизвести эффект в более технологичных сплавах.

Ранее ученые открыли связанные состояния скирмионов.