BESSY II’deki yeni bir çalışma, yüksek uzaysal çözünürlük ve gerçek zamanlı analiz kullanarak, disprosyum ve kobaltın ferrimanyetik ince filmlerinde skyrmionların ortaya çıkışını inceliyor. Bu, gelecekte uygun malzemelerin skyrmions ile hassas bir şekilde karakterize edilmesi yönünde çok önemli bir adımdır. Çalışma Communications Physics dergisinde yayımlandı.
Berliner Elektronenspeicherring-Gesellschaft für Synchrotronstrahlung m. b. H. (İngilizce: Berlin Electron Storage Ring Society for Synchrotron Radiation), kısaltılmış adıyla BESSY, Berlin’in Adlershof semtinde bulunan bir araştırma kuruluşudur. 5 Mart 1979’da (o zamanlar Doğu-Berlin, Doğu Almanya’da) kurulan kuruluş, şu anda Almanya’nın 3. nesil senkrotron radyasyon tesislerinden biri olan BESSY II’yi işletmektedir. Başlangıçta Leibniz Derneği’nin bir parçası olan BESSY artık Helmholtz-Zentrum Berlin’e aittir (1 Ocak 2009’dan beri).
Teorik olarak, manyetik spin dokusunun minyatür girdaplarına benzeyen manyetik skyrmionlar, son derece hızlı ve enerji tasarruflu veri depolama sistemleri gibi spintronik cihazlar oluşturmak için kullanılabilir. Ancak, şu anda, oda sıcaklığında skyrmionları kontrol etmek ve manipüle etmek hala zor.
İzole manyetik skyrmionlar olarak bilinen topolojik olarak korunmuş spin dokuları, bilgi teknolojisinde kullanım potansiyelleri nedeniyle güncel araştırma konusudur. Ferrimanyetik nadir toprak-geçiş metali (RE-TM) bileşikleri özellikle önemli olan skyrmionları içerir. Antiferromanyetik olarak bağlı alt örgülerle, ayarlanabilir ferromanyetik özellikler sergilerler.
Nadir toprak ve geçiş metal grubundan elementler seçerek topolojik ferrimanyetik desenleri stabilize etmek için çok önemli faktörler olan mıknatıslanma ve dikey manyetik anizotropiyi manipüle etmek için bir oyun alanı sunarlar.
Disprosiyum (Dy) ve kobalt (Co) elementlerinin karışımını içeren bir ferrimanyetik alaşım ailesi, daha güçlü bir dikey manyetik anizotropiye sahiptir. Bu malzemeler bilgiyi çok daha güvenilir bir şekilde saklama potansiyeline sahiptir, ancak manyetik özellikleri ve mimarileri hakkında çok az şey bilinmektedir.
BESSY II’de, HZB fizikçilerinden Dr. Florin Radu yönetimindeki bir grup, DyCo3 örneklerini inceledi ve spin yapılarını belirledi.
Taramalı transmisyon X-ışını mikroskobunda elemente özgü kontrast mekanizmaları olarak X-ışını manyetik dairesel dikroizm ve X-ışını manyetik doğrusal dikroizm kullandılar. Bu durumda yararlanılan birincil avantaj, RE malzemelerinin doğrusal dikroizminin TM malzemelerininkine kıyasla çok daha güçlü olmasıdır. Radu şöyle yazıyor: “Bu, yüksek yoğunluktaki izole ferrimanyetik skyrmionların alan duvarı tipini kesin olarak belirlememizi sağladı.”
Sonuçlar, ferrimanyetik skyrmionların Néel tipinde olduğunu ve diğer alan duvarları olan Bloch duvarlarından açık ve net bir şekilde ayırt edilebildiğini göstermektedir. Sonuç olarak, X-ışını analizleri artık ilk kez alan bariyerlerinin türünü doğru bir şekilde belirleyebilmektedir. Bu, bu ilgi çekici malzeme sınıfının gerçek spintronik cihazlarda kullanılmasına yönelik önemli bir adımdır.
Kaynak: phys.org/news
