De reden dat een magneet aan de koelkast blijft kleven, is dat elektronische spins of magnetische momenten in het magnetische materiaal spontaan in één richting uitlijnen of ordenen, waardoor het een aantrekkingskracht op de stalen deur kan uitoefenen. Magneten zijn een soort materiaal met zo'n ingebouwde volgorde. Een topologisch defect in een dergelijk materiaal treedt op als een discontinuïteit in deze volgorde, d.w.z., een grensgebied waar de orde niet naadloos overgaat van het ene gebied naar het andere. Deze topologische structuren worden van nature gevormd of kunnen in hoge mate worden ontwikkeld in geavanceerde functionele materialen.

Een artikel gepubliceerd deze week in Natuurmaterialen door FLEET Professor Jan Seidel schetst opkomend onderzoek naar verschillende soorten defecte bestellingen, d.w.z., topologische structuren in materialen, en hun zeer interessante potentiële toepassingen in nanotechnologie en nano-elektronica.

Hoewel al lang bekend, domein muren, een soort topologische structuur, zijn pas de afgelopen jaren intensief in detail bestudeerd. Het is pas met recente ontwikkelingen in hoge resolutie elektronenmicroscopie (HREM) en scanning probe microscopie (SPM) dat onderzoekers hebben aangetoond dat domeinwanden macroscopische materiaaleigenschappen aanzienlijk kunnen beïnvloeden, en nog interessanter, dat ze hun eigen intrinsieke eigenschappen kunnen vertonen. Onderzoek op dit gebied, dat gedeeltelijk door Seidel als pionier werd uitgevoerd, is de afgelopen jaren enorm gegroeid, en heeft er nu hele conferenties aan gewijd, zoals de jaarlijkse International Workshop on Topological Structures in Ferroic Materials (TOPO), waarvoor de eerste bijeenkomst in 2015 in Sydney werd gehouden.

Nano-elektronica op basis van topologische structuren werd gepubliceerd in Natuurmaterialen op 20 februari 2019. Prof Seidel erkent de financiering door de Australian Research Council (ARC) via Discovery Grants en het ARC Centre of Excellence in Future Low Energy Electronics Technologies (FLEET).