Gli scienziati hanno, per la prima volta, osservato un reticolo quadrato di meroni e antimeroni-piccoli vortici magnetici e antivortici che si formano in una sottile lastra del magnete elicoidale Co ₈ Zn ₉ mn ₃ . Variando finemente un campo magnetico applicato perpendicolarmente alla lamina sottile, i ricercatori sono stati in grado di indurre una trasformazione tra il reticolo quadrato di meroni-antimeroni e un reticolo esagonale di skyrmioni, un'altra forma di vortice che è topologicamente diversa dai meroni e dagli antimeroni.

La capacità di manipolare trame di spin su scala nanometrica come meroni e skyrmioni è una chiave per lo sviluppo della spintronica, dispositivi elettronici di nuova generazione che hanno un consumo energetico molto basso. Il segreto del loro basso consumo energetico è che fanno uso della struttura di spin topologica, una proprietà che emerge quando gli elettroni interagiscono in un solido.

Per eseguire gli esperimenti, pubblicato in Natura , il gruppo ha utilizzato un sottile campione magnetico costituito da una lega di cobalto, zinco, e manganese, Co ₈ Zn ₉ mn ₃ , che è noto come un magnete chirale. Hanno usato un campo magnetico estremamente debole per convincere i minuscoli vortici a formarsi nel campione sottile, e li osservò con la microscopia elettronica di Lorentz.

Xiuzhen Yu del RIKEN Center for Emergent Matter Science (CEMS), il primo autore del saggio, dice, "È ben noto in natura che gli stimoli esterni possono innescare una transizione strutturale dei cristalli tra reticoli tetragonali ed esagonali, ed era stato previsto che questo sarebbe stato visto anche nelle trame di spin topologiche. È stato molto soddisfacente poter dimostrare che questa idea era davvero vera, quando abbiamo visto i meroni trasformarsi in skyrmion mentre aumentavamo con attenzione il campo magnetico."

Gli esperimenti hanno fatto, però, riservare ai ricercatori alcune sorprese. Utilizzando il campione in lastra sottile, hanno sperimentato l'abbassamento della temperatura per vedere come avrebbe influenzato le trame. Secondo Yu, "Abbiamo scoperto che gli skyrmion erano molto robusti, durando anche quando abbiamo abbassato la temperatura della lamina sottile, ma i meroni e gli antimeroni erano molto più sensibili, e rilassato in eliche di rotazione mentre la temperatura scendeva. Ciò potrebbe avere implicazioni per la manipolazione di queste trame nei futuri dispositivi spintronici. Nel futuro, abbiamo in programma di fare studi utilizzando non solo l'anisotropia magnetica, ma anche ceppo locale per controllare le trame di spin."