Gli Skyrmion, minuscoli vortici di momenti magnetici, hanno recentemente attirato molta attenzione per le loro potenziali applicazioni nella spintronica e in altri settori della fisica. Sorprendentemente, gli skyrmion condividono diverse intriganti somiglianze con due fenomeni apparentemente non correlati:il vetro e i superconduttori ad alta temperatura.

Somiglianze con il vetro:

1. Frustrazione e disordine :Il vetro è un solido in cui gli atomi o le molecole sono disposti in modo disordinato, causando frustrazione nel sistema. Allo stesso modo, gli skyrmion possono essere visti come "quasiparticelle" magnetiche che nascono a causa della frustrazione nelle interazioni magnetiche tra gli spin.

2. Transizione di fase :Il passaggio dallo stato liquido normale a quello vetroso comporta un cambiamento nella struttura e nella dinamica del materiale. Nel caso degli skyrmion, alcuni materiali subiscono una transizione di fase da uno stato magnetico convenzionale a una fase skyrmion al variare della temperatura o del campo magnetico.

3. Dinamica lenta :Il vetro mostra una lenta dinamica di rilassamento dovuta alla frustrazione e al disordine nelle sue disposizioni atomiche. Gli Skyrmion possono anche mostrare dinamiche lente, come il movimento strisciante e il rilassamento, a causa delle interazioni tra gli skyrmion e il loro ambiente.

Somiglianze con i superconduttori ad alta temperatura (HTSC):

1. Quantizzazione del flusso :Gli HTSC sono caratterizzati dalla quantizzazione del flusso magnetico, il che significa che il flusso magnetico attraverso determinate regioni del materiale è limitato a valori discreti specifici. Gli Skyrmion mostrano anche una quantizzazione del flusso, poiché il momento magnetico racchiuso da uno skyrmion è quantizzato.

2. Strutture simili a vortici :Gli HTSC mostrano strutture simili a vortici note come vortici di Abrikosov, che si formano quando i campi magnetici penetrano nel superconduttore. Gli Skyrmion possono anche essere visti come strutture simili a vortici nella trama di rotazione, sebbene differiscano nei meccanismi sottostanti.

3. Protezione topologica :Sia gli skyrmion che i vortici di Abrikosov sono topologicamente protetti, il che significa che la loro esistenza e proprietà sono robuste contro certi tipi di perturbazioni. Questa protezione topologica gioca un ruolo cruciale nella stabilità e nel comportamento di queste strutture.

Queste somiglianze tra skyrmion, vetro e HTSC evidenziano il comportamento ricco e diversificato che può emergere in sistemi fisici complessi. Comprendere le connessioni tra questi fenomeni apparentemente disparati può fornire preziose informazioni sui principi fondamentali che ne governano il comportamento e aprire nuove strade per l’esplorazione e potenziali applicazioni tecnologiche.