磁気デバイス：3Dツイスト磁性リボンにおける幾何学的カイラリティーとスピンカイラリティーの相互作用

カイラリティーは、自然界に遍在する基本的な非対称性である。最近、カイラル物体とスピン流の相互作用が、科学と技術の視点から大いに注目されている。特に興味深いのは、高密度記憶デバイスを実現させ得るカイラル三次元磁気構造におけるカイラル磁壁など、カイラルトポロジカル励起の電流駆動される運動である。今回我々は、最先端の多光子リソグラフィーを使用して三次元カイラル磁性リボンを作製し、電流誘起されたカイラル磁壁の運動を実現した。このリボンは、時計回りまたは反時計回りのカイラルツイストをさまざまな規模で持つよう設計されている。我々は、磁壁がそのカイラリティーと配置、そしてリボンの幾何学的なカイラルツイストに応じて、リボンを通り抜ける、または妨害され得ることを見いだした。磁気交換エネルギーと幾何学的ツイストの相互作用により、磁性リボン自体の固有の磁気的性質にとって有利になるネール型の壁ではなく、ブロッホ型のカイラル磁壁を有利にするねじれ場が生成される。さらに、スピンのカイラリティーとカイラルツイストの相互作用の結果として、非相反的な磁壁運動、すなわち磁壁フィルターまたは磁壁ダイオードが得られる。今回の発見は、幾何学的カイラリティーとスピンカイラリティーの相互作用が、革新的なカイラルスピントロニクスを実現させる可能性のある新しい機能性に、いかにつながり得るかを示している。

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