Gli skyrmion magnetici sono vortici magnetici che possono portare a nuove soluzioni che combinano un basso consumo energetico con potenza di calcolo ad alta velocità e archiviazione di dati ad alta densità, rivoluzionando la tecnologia dell'informazione. Un team della Delft University of Technology, in collaborazione con l'Università di Groningen e l'Università di Hiroshima, ha scoperto un nuovo, stato magnetico inaspettato, che è correlato a questi skyrmion. I risultati aprono nuovi modi per creare e manipolare strutture magnetiche complesse in vista di future applicazioni IT.

Uno skyrmione magnetico è una quasiparticella, un vortice magnetico, quale, una volta creato, è altamente stabile e non può collassare. Inoltre, gli skyrmion sono minuscoli e possono viaggiare attraverso i materiali quasi senza ostacoli, proprio come gli tsunami viaggiano attraverso gli oceani. Queste proprietà uniche rendono gli skyrmion promettenti elementi costitutivi per applicazioni IT ecologiche, come dischi rigidi ad alta densità senza parti mobili. Dalla loro scoperta iniziale quasi 10 anni fa, si è scoperto che gli skyrmioni sono onnipresenti. Negli ultimi anni, i fisici hanno scoperto nuovi tipi di skyrmioni, così come nuove classi di materiali che ospitano skyrmion. Però, tutti questi sistemi mostrano lo stesso comportamento generico, che quindi si riteneva universale.

Ora, però, una collaborazione internazionale di fisici sperimentali e teorici guidati dalla Delft University of Technology ha scoperto uno stato completamente nuovo che non rientra nello schema universale e può essere utilizzato per manipolare gli skyrmioni. "Questo stato appare sotto l'influenza di alti campi magnetici e basse temperature, " ha detto Katia Pappas della Delft University of Technology. "Nessuno, compresi noi, si aspettava di trovarlo lì."

I ricercatori hanno ottenuto conferme sperimentali per questa nuova fase attraverso l'uso dello scattering di neutroni, magnetizzazione e misure di suscettività magnetica AC. Scattering di neutroni a piccolo angolo, prima al Laboratoire Léon Brillouin, Francia, e infine all'Oak Ridge National Laboratory, Negli USA, fornito le prove decisive. Ha rivelato un cambiamento nella struttura microscopica quando le spirali magnetiche allineate lungo un campo magnetico si allontanano da esso quando il campo magnetico aumenta. "Questo è inaspettato, " Disse Pappas. "È come se una palla che giace a terra iniziasse a levitare quando la sua massa o la forza gravitazionale aumentano".

La spiegazione teorica di questo sorprendente risultato, forniti dai gruppi di Hiroshima e Groningen, si basa sulla forte sensibilità delle spirali magnetiche alle interazioni deboli di origine relativistica. Così, un leggero cambiamento nell'equilibrio di interazioni relativamente deboli può avere importanti conseguenze sulle proprietà magnetiche di questi magneti chirali.

Le scoperte, che sono stati pubblicati in Progressi scientifici , aprire nuovi modi per creare e manipolare strutture magnetiche complesse e utilizzare queste strutture per applicazioni IT ecologiche.