Il bimerone magnetico è una trama di spin topologica con caratteristiche simili a particelle, che può esistere in magneti chirali con anisotropia magnetica nel piano. Il bimerone magnetico con carica topologica di uno può essere considerato come una controparte dello skyrmione magnetico nei sistemi magnetizzati perpendicolarmente. Finora, gli studi sui bimeroni magnetici si concentrano sui sistemi ferromagnetici. La dinamica del bimerone negli antiferromagneti rimane ancora sfuggente.

Recentemente, un team di ricerca internazionale dalla Cina, Giappone, e l'Australia hanno studiato teoricamente la dinamica dei bimeroni antiferromagnetici. Hanno previsto la stabilizzazione dei bimeroni isolati negli antiferromagneti e hanno dimostrato numericamente la creazione e il movimento indotto dalla corrente di un bimerone isolato nel film sottile antiferromagnetico. Hanno anche rivelato che il moto di un bimerone antiferromagnetico indotto da correnti alternate obbedisce alla ben nota equazione di Duffing, che descrive l'oscillazione di un oggetto con una massa sotto l'azione di forze di ripristino non lineari. Per un sistema non lineare, si possono trovare comportamenti caotici. Calcolando i diagrammi di biforcazione e gli esponenti di Lyapunov, si trova che i movimenti periodici e caotici compaiono ad intervalli quando vengono variate la costante di smorzamento e la densità di corrente di pilotaggio. I risultati sono utili per la comprensione della fisica dei bimeroni negli antiferromagneti e possono fornire linee guida per la costruzione di dispositivi spintronici basati sui bimeroni.

I risultati sono stati pubblicati sulla rivista Lettere di revisione fisica , in un articolo del gruppo del Prof. Yan Zhou dell'Università cinese di Hong Kong, Shenzhen, e quattro collaboratori della Sichuan Normal University, Cina, L'Università di Tokyo, Giappone, Università di Shinshu, Giappone, e l'Università del New South Wales, Australia.

"A causa delle caratteristiche della struttura di spin degli antiferromagneti, le trame di spin antiferromagnetiche hanno dinamiche più ricche di quelle ferromagnetiche, "dice il signor Laichuan Shen, un ricercatore presso l'Università cinese di Hong Kong, Shenzhen, e il primo autore dello studio. "Usiamo la corrente di spin per creare il bimerone antiferromagnetico, e di guidarla ad una velocità di pochi chilometri al secondo senza alcuna deriva trasversale. Anche, troviamo che quando viene applicata una corrente alternata per pilotare il bimerone antiferromagnetico, la sua equazione del moto è la nota equazione di Duffing, e il suo comportamento di movimento è caotico per determinati valori di parametro."

"Poiché negli antiferromagneti a due sottoreticoli la forza di Magnus è completamente annullata, il bimerone antiferromagnetico può muoversi direttamente lungo la corrente applicata, che può essere cruciale per i dispositivi spintronici. Inoltre, il comportamento caotico di questi bimeroni in presenza di azionamento in corrente alternata in antiferromagneti a basso smorzamento può essere vantaggioso per applicazioni stocastiche, come il calcolo neuromorfico, " spiega il dottor Oleg A. Tretiakov, docente presso l'Università del New South Wales, e il coautore di questo studio.

"Il bimerone antiferromagnetico può essere utilizzato come oscillatore di Duffing, e la proposta di una tale trama di spin antiferromagnetica potrebbe potenzialmente creare molte interessanti opportunità per il campo emergente, " spiega il prof. Yan Zhou, professore associato dell'Università cinese di Hong Kong, Shenzhen, e il corrispondente autore dello studio.

"Negli ultimi 10 anni, la maggior parte degli studi nel campo si sono concentrati sugli skyrmioni nei materiali ferromagnetici, mentre skyrmioni e altre strutture di spin topologiche possono esistere anche in materiali antiferromagnetici. Il nostro lavoro mostra che le trame di spin topologiche antiferromagnetiche potrebbero essere utili quanto quelle ferromagnetiche, "dice il prof. Guoping Zhao, Professore dell'Università Normale di Sichuan, e l'altro autore corrispondente dello studio.