Controle de texturas magnéticas interagindo com defeitos visando aplicações em spintrônica

Resumo

A constante busca pela miniaturização dos componentes eletrônicos tem sido um dos maiores desafios para aplicação em novos processadores e dispositivos lógicos. No entanto, a proposta da spintrônica, em que o spin do elétron é o essencial ao invés da carga, demonstra eficácia notável com baixo consumo de energia e estabilidade. Isso torna a spintrônica uma das principais promessas para o futuro da eletrônica convencional, especialmente ao considerar as novas estruturas topológicas de spin emergentes. Essas estruturas, também chamadas de texturas magnéticas, surgiram como alternativas promissoras para o processamento de informações em dispositivos de escala nanométrica. Dentre as texturas magnéticas mais conhecidas podemos citar os skyrmions, mérons, bi-mérons e skyrmioniums. Skyrmions magnéticos são estruturas não-triviais de spins que tem sido amplamente estudadas nesses últimos anos devido a sua proteção topológica e por possuir baixas correntes de transporte, mediante a aplicação de corrente de spins polarizados. Os mérons são topologicamente equivalentes à um meio-skyrmion, que existem apenas em pares ou grupos em filmes ferromagnéticos. No entanto, um biméron pode ser estabilizado individualmente num filme ferromagnético. Por fim, o skyrmionium é uma textura de spins em formato de anel que pode ser entendido como um skyrmion dentro de outro skyrmion. Estas texturas de spins podem ser individualizadas através da sua carga topológica, e possuem características de estabilização e dinâmicas distintas, que ainda estão em constante estudo. O controle preciso do movimento destas texturas é essencial para aplicações em dispositivos. Utilizando simulações computacionais baseadas no o modelo atomístico temos como objetivo simular a estabilização e comportamento dinâmico de skyrmions, bimérons e skyrmioniums em filmes finos ferromagnéticos na presença de defeitos. Estudaremos comportamentos dinâmicos de skyrmions na presença de obstáculos do tipo linear pro- trusions numa racetrack, com objetivo de propor dispositivos baseados em skyrmions. Também investigaremos o comportamento dinâmico de skyrmions quando transportados por filmes heterogêneos com materiais de diferentes propriedades magnéticas intercalados. Com relação aos bimérons e skyrmioniums, focaremos nas condições de estabilidade estática e dinâmica quando transportados por interfaces entre diferentes materiais com propriedades magnéticas distintas. Após estabelecer as condições de estabilização, aplicaremos uma corrente de transporte para induzir o movimento das texturas pela interface, visando identificar as condições de início do movimento, regimes dinâmicos e possíveis transições topológicas ou aniquilações. Esperamos que esses resultados contribuam para um melhor entendimento da dinâmica dessas estruturas e abram novas possibilidades para dispositivos em spintrônica. (AU)