Forscher kreieren Sandwich aus zwei magnetische Wirbel-Typen

Magnetische Wirbel könnten die Speichertechnik revolutionieren. Einem Forscherteam der Empa ist es nun gelungen, ein Sandwich mit zwei verschiedene sogenannte «Skyrmionen» bei Zimmertemperatur zu erzeugen, wie die Forschungsanstalt am Mittwoch mitteilte.

Skyrmionen bestehen aus nur wenigen Atomen und bilden winzige magnetische Wirbel - und sind heisse Kandidaten für die künftige Computertechnik. So könnten zwei verschiedene Skyrmionen-Typen in magnetischen Materialien als «0» und «1» in Speicher-Bits genutzt werden.

Bisher gelang es Wissenschaftlern allerdings nur, die Existenz zweier verschiedener Skyrmion-Typen theoretisch vorherzusagen oder experimentell bei sehr tiefen Temperaturen in speziell gezüchteten monokristallinen Materialen nachzuweisen. Den Empa-Forschenden um Hans-Josef Hug gelang dies nun bei Raumtemperatur, wie sie im Fachmagazin «Nature Communications» berichten.

Dafür entwickelten sie «Sandwich» aus drei hauchdünnen Lagen. In der mittleren Schicht befand sich eine Legierung aus den seltenen Metallen Terbium und Gadolinium. In dieser Schicht entstehen aus eigener Kraft keine magnetische Wirbel. Anders als in den äusseren Schichten, die die Forschenden aus aus Iridium, Eisen, Kobalt und Platin herstellten: Ein äusseres angelegtes Magnetfeld erzeugt darin starke und schwache Skyrmionen.

Das Team tüftelte an der mittleren Lage, sodass sich die starken Skyrmionen von oben respektive von unten hineinpressen lassen. Die schwachen Skyrmionen verblieben jedoch in den äusseren Lagen. So entstand ein Sandwich, in dem zwei verschiedene Typen der magnetischen Wirbel existieren können.

Die entwickelten Multilagen seien prinzipiell im industriellen Massstab herstellbar, sagte die Erstautroin der Studie, Andrada-Oana Mandru. Dennoch ist der Weg bis zu einer anwendungsreifen Technologie noch lang.