Texture di spin topologiche in sistemi magnetici con frustrazione di scambio, come skyrmion e bimeron, può mostrare topologia non banale e dinamiche esotiche.

In un recente lavoro svolto da un gruppo di ricerca internazionale proveniente dalla Cina, Giappone, e Australia, gli autori studiano teoricamente le proprietà statiche e dinamiche di bimeroni topologicamente non banali in un monostrato ferromagnetico con frustrazione di scambio e anisotropia magnetica nel piano.

Scoprono che il bimeron mostra una ricca dinamica indotta da coppie spin-orbita, che dipendono dalla configurazione della corrente di pilotaggio e dalla topologia del bimeron. Dimostrano computazionalmente che i bimeroni frustrati possono essere uniti in un modo che rispetti la conservazione della topologia. In analogia con la fisica nucleare, bimeroni frustrati con cariche topologiche più elevate sono energeticamente più favorevoli. Questa indagine suggerisce che la dinamica di spin nei magneti frustrati può essere più complessa e diversificata di quella dei magneti chirali convenzionali.

I risultati sono stati pubblicati online il 27 aprile sulla rivista Revisione fisica B , in un articolo del gruppo del Prof. Yan Zhou dell'Università cinese di Hong Kong, Shenzhen (CUHKSZ), e quattro collaboratori dell'Università di Tokyo, Giappone, Università di Shinshu, Giappone, l'Università del Nuovo Galles del Sud, Australia, e Università Normale del Sichuan, Cina.

"In precedenza abbiamo studiato la dinamica degli skyrmioni in sistemi di spin frustrati con interazioni in competizione, "dice il dottor Xichao Zhang, un ricercatore post-dottorato presso CUHKSZ, e il primo autore dello studio. "Ora, stiamo pensando ad altre trame di spin topologiche. Bimeron è una controparte topologica di skyrmion, e porta anche una carica topologica intera. Infatti, in questo lavoro abbiamo scoperto numericamente che i bimeroni frustrati hanno alcune nuove caratteristiche della dinamica. Per esempio, può essere guidato sia in movimento lineare che in rotazione."

"I bimeroni possono fungere da bit di informazione topologicamente protetti nei sistemi magnetizzati nel piano. Il vantaggio dei film ferromagnetici nel piano frustrati è che possono ospitare bimeroni stabili di diverse cariche topologiche, consentendo così operazioni logiche più avanzate in questi sistemi, " spiega il dottor Oleg A. Tretiakov, docente presso l'Università del New South Wales, e il coautore di questo studio.

"Sia gli skyrmion che i bimeron possono essere usati come vettori di informazioni non volatili, quindi vale la pena studiare le proprietà statiche e dinamiche di queste trame di spin topologiche in diversi sistemi magnetici, che sarà utile per la progettazione di futuri dispositivi spintronici basati su di essi, " spiega il dottor Yan Zhou, professore associato di CUHKSZ, e il corrispondente autore dello studio.