Wetenschappers hebben, Voor de eerste keer, observeerde een vierkant rooster van meronen en antimeronen - kleine magnetische wervelingen en antivortices die zich vormen in een dunne plaat van de spiraalvormige magneet Co ₈ Zn ₉ Mn ₃ . Door een magnetisch veld dat loodrecht op de dunne plaat wordt aangelegd fijn te variëren, de onderzoekers waren in staat om een ​​transformatie te induceren tussen het vierkante rooster van merons-antieronen en een hexagonaal rooster van skyrmionen, een andere vorm van vortex die topologisch verschilt van meronen en antimeronen.

Het vermogen om spintexturen op nanometerschaal zoals merons en skyrmionen te manipuleren, is een sleutel tot de ontwikkeling van spintronica - elektronische apparaten van de volgende generatie met een zeer laag stroomverbruik. Het geheim van hun lage energieverbruik is dat ze gebruik maken van de topologische spintextuur - een eigenschap die ontstaat wanneer elektronen in een vaste stof interageren.

Om de experimenten uit te voeren, gepubliceerd in Natuur , de groep gebruikte een dun magnetisch monster gemaakt van een legering van kobalt, zink, en mangaan, Co ₈ Zn ₉ Mn ₃ , die bekend staat als een chirale magneet. Ze gebruikten een extreem zwak magnetisch veld om de kleine wervelingen die in het dunne monster werden gevormd te overhalen, en observeerde ze met Lorentz-elektronenmicroscopie.

Xiuzhen Yu van het RIKEN Center for Emergent Matter Science (CEMS), de eerste auteur van het artikel, zegt, "Het is algemeen bekend in de natuur dat externe stimuli een structurele overgang van kristallen tussen tetragonale en hexagonale roosters kunnen veroorzaken, en er was voorspeld dat dit ook zou worden gezien in topologische spin-texturen. Het was zeer bevredigend om te kunnen aantonen dat dit idee inderdaad waar was, toen we getuige waren van de transformatie van de merons in skyrmionen terwijl we het magnetische veld voorzichtig vergrootten."

De experimenten deden, echter, geven de onderzoekers enkele verrassingen. Met behulp van het dunne plaatmonster, ze experimenteerden met het verlagen van de temperatuur om te zien hoe dit de texturen zou beïnvloeden. Volgens Yu, "We ontdekten dat de skyrmionen erg robuust waren, blijvend zelfs toen we de temperatuur van de dunne plaat verlaagden, maar de meronen en antimerons waren veel gevoeliger, en ontspannen in spin-helices als de temperatuur daalde. Dit zou implicaties kunnen hebben voor de manipulatie van deze texturen in toekomstige spintronische apparaten. In de toekomst, we zijn van plan om studies te doen met niet alleen magnetische anisotropie, maar ook lokale belasting om spintexturen onder controle te houden."