Onderzoekers hebben drie verschillende varianten van magnetische domeinwanden ontdekt in het helimagnet iron germanium (FeGe). Hun resultaten zijn gepubliceerd in Natuurfysica . Onderzoeker Dennis Meier, een universitair hoofddocent aan de Noorse Universiteit voor Wetenschap en Technologie (NTNU), zegt dat het begrijpen van het ontstaan ​​van magnetische velden de sleutel is tot het begrijpen van de betekenis van de ontdekking.

Een elektrische stroom kan een magnetisch veld opwekken, zoals bij elektromagneten. De tweede bron van een elektrisch veld is spin, dat is het magnetische moment van de elementaire deeltjes van een atoom. Het meest bekende type magnetisme is ferromagnetisme. Dit type magnetische ordening treedt op wanneer de magnetische momenten van de atomen in een substantie in wezen zijn uitgelijnd - dat wil zeggen, ze wijzen in dezelfde richting en trekken andere magnetische objecten aan of stoten ze af.

Met helimagneten, de magnetische momenten van de atomen rangschikken zich in spiraalvormige of spiraalvormige patronen. IJzergermanium (FeGe) is een mengsel van ijzer en het metalloïde germanium. Het heeft een kristallijne structuur die lijkt op die in een diamant, waarin hetzelfde patroon van atomen zich herhaalt. In werkelijkheid, dit materiaal is niet zo uniform als het lijkt. Het kristal kan bijna perfect zijn, maar de magnetische structuur kan tegelijkertijd zijn eigen organisatie hebben.

Met andere woorden, een ogenschijnlijk perfecte kristalstructuur in een vaste stof is verdeeld in afzonderlijke gebieden, elk met zijn eigen speciale magnetische eigenschappen. Deze magnetische gebieden worden domeinen genoemd. Bij ferromagneten, de atomen in elk van deze domeinen hebben magnetische momenten die in dezelfde richting wijzen, maar de richting varieert tussen aangrenzende gebieden. Helimagneten hebben in plaats daarvan domeinen met spiraalpatronen. De overgangen tussen deze gebieden worden domeinmuren genoemd, dat is wat Meier en zijn collega's bestuderen.

De internationale onderzoeksgroep ontdekte drie nieuwe klassen domeinmuren in helimagneten. "De speciale patronen ontstaan ​​vanwege zogenaamde topologische defecten. De onderzoekers hadden het geluk ze te vinden, "zegt Meier. "Maar je moet weten wanneer je geluk hebt."

Hun ontdekkingen zijn volledig nieuw voor de wetenschap. Domeinmuren kunnen exotische magnetische eigenschappen hebben die de regio's die ze scheiden niet onthullen. De muren, bijvoorbeeld, kan sterker interageren met een elektrische stroom en kan in de toekomst mogelijk worden gebruikt voor gegevensoverdracht en -opslag. Deze ontdekking kan ooit een alternatief bieden voor de computers van vandaag, die het magnetische veld omdraaien en de spanning tussen één en nul schakelen. Deze methode is veel energie-intensiever dan het verplaatsen van topologische magnetische structuren langs het zogenaamde racetrack-geheugen.

"Het volgende dat we gaan doen, is proberen deze nieuwe domeinmuren te beïnvloeden, ", zegt Meier. De onderzoekers zullen proberen deze muren te richten met een elektrische stroom - dat wil zeggen, ze beheersen. Voor dit project, Meier en zijn team van de afdeling Materials Science and Engineering zullen samenwerken met collega's van het nieuwe Center of Excellence QuSpin (Center for Quantum Spintronics) van de NTNU.