Skyrmioner er magnetiske “virvelvinder” i materialer. De er stabile, veldig små (mikro- til nanometer), og kan flyttes med en veldig liten elektrisk strøm. Dette gjør dem til kandidater for fremtidige elektroniske komponenter og mulige anvendelser innen kvanteteknologi. Men for å kunne anvende skyrmionene i komponenter, så er det noen fundamentale problemer som først må løses. For eksempel trenger vi tynnfilmer med kompliserte multilag-strukturer med nøye kontrollert struktur for å generere skyrmioner.
Et annet problem er at skyrmioner noen ganger blir hengende fast. Dette gjør at bevegelsen er uforutsigbar, noe som ikke er forenlig med anvendelse i elektriske komponenter. Siden skyrmioner er veldig små, magnetiske objekter er det vanskelig å studere dem. Svært få mikroskopi-teknikker kan se dem, og enda færre kan studere hvorfor skyrmionene blir hengende fast i materialet.
Transmisjonselektronmikroskop (TEM) er et instrument som kan studere både krystallstruktur, kjemisk sammensetning og magnetiske felt i materialer, på nanometer lengdeskala. Dette gjør TEM veldig godt egnet til å studere skyrmioner. For å få disse til å bevege på seg mens man studerer dem, så er vi avhengige av å kunne sette på en elektrisk strøm inne i TEMen. Dette gjøres med chips som er egenproduserte ved NTNU NanoLab.
Målet for dette prosjektet er å produsere tynnfilmer som skyrmioner kan eksistere i, få skyrmioner til å bevege seg inne i TEMen ved bruke elektrisk strøm, og videre utvikle metoder for å observere bevegelsene. Dette skal vi bruke til å studere hva som fører til at skyrmionene blir hengende fast: er det på grunn av strukturen, kjemisk sammensetning i materialet eller noe annet? På lengre sikt har vi en ambisjon om å studere kretser med skyrmiongeneratorer og -detektorer ved bruk av samme metodologi.
