Comportamento dinâmico de skyrmions em filmes quirais infinitos na presença de potenciais de aprisionamento periódicos a temperatura nula

• Autor(a) principal: Souza, José Carlos Bellizotti
• Data de Publicação: 2023
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UNESP
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/11449/239711
• topic: Skyrmions; Spintronic; Asymmetric Potential; Spintrônica; Potencial Assimétrico

Propostos inicialmente pelo físico inglês Tony Skyrme, skyrmions são quase-partículas que correspondem à uma distribuição de spins apontando em todas as direções sob uma esfera, e estão presentes em materiais ferromagnéticos, cristais líquidos, condensados de Bose-Einsten e outros. A sua formação deve-se primordialmente a duas interações concorrentes: a interação de troca ferromagnética e a interação de Dzyaloshinskii-Moriya. Skyrmions possuem propriedades físicas diferentes, porém apresentam algumas características em comum com vórtices em supercondutores, ambos minimizam suas interações repulsivas formando uma rede regular triangular, estabilizam em posição de equilíbrio na presença de centros de aprisionamento e entram em movimento quando submetidos a uma corrente de transporte, de modo a apresentarem correntes críticas e efeitos de comensurabilidade. É notável a capacidade dos skyrmions de entrarem em movimento para baixos valores de corrente de spins polarizados, isto faz com que possam ser manipulados com um baixo custo energético, tornado-os excelentes candidatos para aplicações em spintrônica. Uma boa compreensão da dinâmica de skyrmions e o controle do seu movimento são essenciais para futuras aplicações tecnológicas em spintrônica. No presente trabalho, usando técnicas de Dinâmica-Molecular, simulamos o comportamento dinâmico de skyrmions em materiais ferromagnéticos bidimensionais, sob a influência de potenciais assimétricos com geometria do tipo funil e temperatura nula, submetidos à corrente externa. Os resultados presentes neste trabalho mostram que é possível controlar o movimento dos skyrmions de modo acurado utilizando o potencial com geometria de funil. O controle foi feito utilizando correntes alternadas, chamadas de AC (alternating current), tanto na direção x, quanto na direção y. Foi encontrado que quando aplicamos AC paralelamente ao eixo dos funis (x), o sistema apresenta o efeito ratchet paralelamente, em que por conta da assimetria da rede o skyrmion tem um movimento líquido na direção do easy. Quando aplicamos AC perpendicularmente ao eixo dos funis (y) o skyrmion se move na direção de -x, ou seja, hard, com velocidade reduzida quando comparada com a outra direção. Isto ocorre como consequência do efeito Magnus-induced transverse ratchet. Os resultados obtidos aqui podem ser úteis para criação de dispositivos spintrônicos análogos aos utilizados em eletrônica, como dispositivos diodo.