In uno studio recentemente pubblicato su Nanotecnologia della natura , un gruppo di ricerca guidato dal Prof. Du Haifeng e dal Dr. Tang Jin dell'High Magnetic Field Laboratory, Hefei Institutes of Physical Sciences (HFIPS), hanno riportato una scoperta scientifica dopo aver trovato fasci di skyrmion, un nuovo membro della famiglia delle strutture magnetiche topologiche.

Con l'aiuto della microscopia elettronica a trasmissione di Lorentz (Lorentz-TEM), il gruppo di ricerca ha chiarito, per la prima volta, un tipo di quasiparticelle magnetiche con cariche topologiche arbitrarie Q, e poi ulteriormente realizzato il movimento dinamico guidato dalla corrente dei fasci di skyrmion.

Skyrmione, una struttura magnetica topologica chirale localizzata simile a un vortice, ha il potenziale per essere il vettore di informazioni applicato nei futuri dispositivi spintronici ad alte prestazioni. La carica topologica è un parametro fondamentale dei domini magnetici e ne determina le proprietà relative alla topologia. Tra le strutture topologiche tra cui skyrmioni, meroni, vortice, e bolle di skyrmion, le cariche topologiche sono entrambe una o minori di uno. Sebbene la teoria abbia proposto "sacchi di skyrmion" e "skyrmion di ordine superiore" come strutture magnetiche topologiche multi-Q, le loro osservazioni sperimentali rimangono sfuggenti.

Utilizzando un approccio di simulazione micromagnetica 3D, il gruppo di ricerca ha proposto una nuova struttura topologica multi-Q 3D, fascio di skyrmion. I sacchetti di Skyrmion persistono all'interno di tali oggetti magnetici e si trasformano in skyrmion multi-Q di ordine superiore intorno alla superficie. I fasci di Skyrmion sono stati quindi verificati sperimentalmente da Lorentz-TEM invertendo il segno di campo dalle fasi miste di skyrmion-elica iniziali. Anche i loro movimenti dinamici guidati dalla corrente sono stati ulteriormente esplorati dall'imaging magnetico TEM in situ. Hanno trovato i movimenti collettivi e la dipendenza dai segni topologici degli spostamenti laterali di Hall dei fasci di skyrmion guidati da correnti pulsate di nanosecondi.

L'osservazione dei fasci di skyrmion in questo studio espande la carica dei membri magnetici topologici da uno a valori interi arbitrari e elimina la diversità nello zoo magnetico topologico. I bundle Skyrmion possono fungere da vettori di informazioni applicati in distinti dispositivi spintronici come la memoria multistato e l'interconnessione delle informazioni e dovrebbero aprire un nuovo campo di spintronica topologica.