Kollaboration an der Uni Mainz ermöglicht Simulation von Skyrmion-Dynamik auf experimentell relevanten Zeitskalen
Skyrmionen sind nanometer- bis mikrometergroße magnetische Wirbel, die sich wie Teilchen verhalten und durch elektrische Ströme bewegt werden können. Diese Eigenschaften machen Skyrmionen zu einem hervorragenden System für neuartige Datenspeicher oder Computer. Um solche Geräte zu optimieren, ist es jedoch meist zu rechenaufwendig, die komplizierte interne Struktur der Skyrmionen zu simulieren. Ein möglicher Ansatz ist die effiziente Simulation dieser magnetischen Wirbel als Teilchen, ähnlich der Simulation von Molekülen in der Biophysik. Bisher fehlte jedoch eine Umrechnung zwischen Simulationszeit und Echtzeit im Experiment.
Kooperation von Theorie und Experiment
Um dieses Problem zu lösen, haben sich an der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) die theoretische Gruppe von Prof. Dr. Peter Virnau und die experimentelle Gruppe von Prof. Dr. Mathias Kläui zusammengetan. Das Vorgehen zur Bestimmung der Zeitumrechnung vereint experimentelle Messtechniken mit Analysemethoden der Statistischen Physik. "Wir können jetzt nicht nur die Dynamik der Skyrmionen quantitativ vorhersagen, die Simulationen sind auch ähnlich schnell wie die Experimente", sagt der theoretische Physiker Maarten A. Brems, der die Methode entwickelt hat. "Die Vorhersagekraft der neuen Simulationen wird die Entwicklung von Skyrmion-basierten Anwendungen entscheidend beschleunigen", freut sich Mathias Kläui, "gerade in Bezug auf neuartige, alternative energiesparende Computerarchitekturen, die unter anderem im Profilbereich TopDyn der Johannes Gutenberg-Universität Mainz im Fokus stehen."
Die Ergebnisse wurden jetzt in der Fachzeitschrift
Physical Review Letters veröffentlicht und als "Editors' Suggestion" ausgezeichnet.
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