Estudio del acoplamiento efectivo entre skyrmiones magnéticos mediados por dinámica electrónica

Abstract

En este trabajo, se estudiaron distintos tipos de interacciones efectivas entre skyrmiones mediadas por la dinámica de electrones itinerantes. Se analizó el comportamiento de la energía del estado fundamental electrónico del sistema y la fuerza efectiva entre skyrmiones, generada por la dinámica electrónica, en función del llenado electrónico y de la distancia entre centros de los skyrmiones. Se analizaron en particular tres tipos de skyrmiones: ferromagnéticos, ferrimagnéticos y antiferromagnéticos, y se compararon los resultados con los de dominios ferromagnéticos. Además, se estudió la densidad electrónica en cada una de las texturas magnéticas para determinar si éstas pueden generar algún tipo de localización de los estados electrónicos. Para los tres tipos de skyrmiones estudiados, se obtuvo que, a llenados electrónicos bajos, la energía presenta un comportamiento oscilatorio con la distancia; se generan mínimos locales de energía para ciertos valores regulares de la distancia entre centros, es decir, distancias tales que la configuración de skyrmiones es energéticamente más estable. En particular, las oscilaciones en la energía para el caso de los skyrmiones antiferromagnéticos presentan mayor amplitud en comparación con los otros casos. A medida que se aumenta el llenado, se obtiene que para el caso de skyrmiones ferromagnéticos y dominios ferromagnéticos, el comportamiento oscilatorio de la energía con la distancia se pierde. En cambio, para el caso de skyrmiones antiferromagnéticos, se genera un interesante patrón regular de mínimos y máximos locales bien definidos. Por otro lado, se evaluó la densidad electrónica en cada sitio para los skyrmiones ferromagnéticos, skyrmiones antiferromagnéticos y dominios ferromagnéticos en función del llenado electrónico. Se podría indicar, en base a lo obtenido, que la configuración para skyrmiones antiferromagnéticos tiende a ser más estable que la de skyrmiones o dominios ferromagnéticos, estando esto en acuerdo con lo obtenido previamente para la energía electrónica. En base a los resultados adquiridos, se puede destacar la estabilidad de los skyrmiones antiferromagnéticos por encima de los otros tipos de texturas magnéticas, lo cual los hace candidatos prometedores para el uso de dispositivos electrónicos y otras potenciales aplicaciones.