Una restrizione sul tipo di materiali che possono ospitare vortici magnetici su nanoscala noti come skyrmion è stata revocata dagli sperimentali di RIKEN. Ciò amplierà significativamente la gamma dei materiali in cui è possibile creare skyrmion, rendendoli ancora più attraenti per l'uso in dispositivi di archiviazione dati a bassa potenza.

Scoperto per la prima volta poco più di dieci anni fa, skyrmions sono molto promettenti per l'applicazione in bassa potenza, archiviazione e trasferimento di dati ad alta densità. Riscuotono un interesse crescente, e ci sono previsioni che i primi dispositivi commerciali basati su skyrmion inizieranno ad apparire tra circa dieci anni.

Però, fino a poco tempo fa, gli skyrmioni erano stati osservati solo alle interfacce e in una classe speciale di materiali le cui strutture cristalline erano prive di un centro di simmetria. L'anno scorso, un team guidato da RIKEN è riuscito a crearli in un materiale che aveva un centro di simmetria, aumentando la gamma di materiali che potrebbero ospitare skyrmions. Sono stati in grado di farlo perché il loro materiale possedeva una proprietà nota come frustrazione geometrica, dove la geometria di un materiale impedisce al sistema di adottare lo stato energetico più basso possibile alle basse temperature.

Ora, Shinichiro Seki e Nguyen Duy Khanh del RIKEN Center for Emergent Matter Science e i loro collaboratori hanno fatto un passo avanti e hanno dimostrato che gli skyrmioni possono essere creati anche in materiali centrosimmetrici privi di frustrazione geometrica. Hanno creato una matrice quadrata di skyrmion con un diametro inferiore a 2 nanometri, i più piccoli skyrmion creati fino ad oggi in un singolo materiale, nel magnete tetragonale centrosimmetrico GdRu2Si2.

Questa dimostrazione amplia ulteriormente la gamma di materiali in cui gli skyrmions possono essere ospitati. "I composti intermetallici delle terre rare sono una classe molto ampia di materiali, " dice Nguyen. "La nostra scoperta significa che gli skyrmioni possono essere creati in molti composti, non sono più limitati a una classe molto limitata di materiale".

Poiché la frustrazione geometrica interviene solo a temperature molto basse, la scoperta che non è necessario per generare skyrmioni aumenta la possibilità che si possano formare a temperatura ambiente, che sarà un enorme impulso per il loro utilizzo nelle applicazioni. "Stiamo ora cercando un nuovo sistema che abbia una temperatura di ordinazione magnetica vicina alla temperatura ambiente o anche superiore, "dice Nguyen.

Dopo un fortuito incontro a una conferenza lo scorso anno, il team ha collaborato con i teorici dell'Università di Tokyo per scoprire il meccanismo che consente di creare skyrmion senza frustrazione geometrica. "Siamo rimasti molto sorpresi di apprendere che stanno lavorando sul problema e che i loro risultati teorici concordano molto bene con i nostri risultati sperimentali, "Note di Nguyen.