Le trame di spin topologiche nei sistemi magnetici sono oggetti intriganti che esibiscono una fisica esotica e hanno potenziali applicazioni nell'archiviazione e nell'elaborazione delle informazioni. La tessitura di spin topologica più fondamentale ed esemplare è chiamata skyrmion, che è una parete di dominio circolare su scala nanometrica che trasporta una carica topologica intera diversa da zero. La trama dello skyrmion nei materiali magnetici è stata teoricamente prevista alla fine degli anni '80, ed è stato osservato sperimentalmente nei magneti chirali un decennio fa. Dalla prima osservazione di skyrmioni magnetici, la comunità skyrmion si è concentrata su una serie di texture spin topologiche evolute dallo skyrmion, come lo skyrmionium e il bimeron.

In un recente lavoro teorico svolto da un team internazionale cinese, Giappone, Australia, Russia, e Francia. Gli autori hanno introdotto un nuovo tipo di texture spin topologiche, che prende il nome di bimeronio. Il bimeronio esiste nei magneti con magnetizzazione nel piano. È una controparte topologica dello skyrmionio in magneti magnetizzati perpendicolarmente e può essere visto come una combinazione di due bimeroni con cariche topologiche opposte. Perciò, il bimeronio porta una carica topologica pari a zero, come lo skyrmionio.

Gli autori hanno studiato il bimeronio stabilizzato in un monostrato magnetico con interazioni di scambio frustrate. Hanno scoperto che il bimeronio frustrato può essere guidato in un'autorotazione costante dalla coppia di spin-orbita simile allo smorzamento in determinate condizioni. Questo studio suggerisce che il bimeronio ha la possibilità di essere controllato da stimoli esterni, il che significa che potrebbe essere utilizzato come elemento costitutivo spintronico.

I risultati sono stati pubblicati online il 3 febbraio sulla rivista Lettere di fisica applicata , in una lettera del gruppo del Prof. Yan Zhou dell'Università cinese di Hong Kong, Shenzhen (CUHKSZ), e diversi collaboratori della Sichuan Normal University, Cina, L'Università di Tokyo, Giappone, L'Università del Nuovo Galles del Sud, Australia, Università Nazionale della Scienza e della Tecnologia, Russia, CY Cergy Università di Parigi, Francia, e l'Università di Shinshu, Giappone

"In linea di principio, nei sistemi di spin frustrati si possono trovare diversi tipi di trame di spin topologiche, "dice il dottor Xichao Zhang, un ricercatore attualmente alla Shinshu University, e il primo autore dello studio. "Skyrmion e skyrmionium sono stati ampiamente studiati per molti anni, ora penso che sia il momento di esplorare le loro controparti in diversi sistemi magnetici. Nel futuro, diverse trame di spin topologiche possono svolgere ruoli diversi nelle applicazioni spintroniche".

"Recentemente, sistemi magnetici con anisotropia nel piano che riacquistano interesse, quindi è importante comprendere le proprietà dinamiche delle trame di spin topologiche come bimeron e bimeronium, che può portare a nuove applicazioni spintroniche, " spiega il dottor Oleg A. Tretiakov, docente presso l'Università del New South Wales, e il coautore di questo studio.

"In effetti tutte queste affascinanti nuove scoperte magnetiche provengono da interazioni concorrenti in sistemi di spin frustrati. La frustrazione è all'origine di molti nuovi fenomeni scoperti dagli anni '80 e molti di essi devono ancora essere scoperti nel tempo a venire, " dice il dottor Hung T. Diep, illustre professore all'Università CY Cergy di Parigi, e il coautore di questo studio.

"In teoria, il bimeronio può anche essere stabilizzato da interazioni di scambio chirale in ferromagneti e antiferromagneti. Riteniamo che sia possibile osservare questi nuovi oggetti topologici in materiali magnetici utilizzando metodi esistenti, " spiega il dottor Yan Zhou, professore associato presso CUHKSZ, e il corrispondente autore dello studio.