Magnetische bimeron is een topologische spintextuur met deeltjesachtige kenmerken, die kunnen voorkomen in chirale magneten met magnetische anisotropie in het vlak. Het magnetische bimeron met een topologische lading van één kan worden beschouwd als een tegenhanger van het magnetische skyrmion in loodrecht gemagnetiseerde systemen. Tot dusver, de studies over magnetische bimeronen richten zich op de ferromagnetische systemen. De dynamiek van het bimeron in antiferromagneten blijft nog steeds ongrijpbaar.

Onlangs, een internationaal onderzoeksteam uit China, Japan, en Australië bestudeerden theoretisch de dynamiek van antiferromagnetische bimeronen. Ze voorspelden de stabilisatie van de geïsoleerde bimeronen in antiferromagneten en demonstreerden numeriek de vorming en stroomgeïnduceerde beweging van een geïsoleerde bimeron in de antiferromagnetische dunne film. Ze onthulden ook dat de beweging van een antiferromagnetisch bimeron, geïnduceerd door wisselstroom, voldoet aan de bekende Duffing-vergelijking, die de oscillatie beschrijft van een object met een massa onder invloed van niet-lineaire herstellende krachten. Voor een niet-lineair systeem geldt chaotisch gedrag kan worden gevonden. Door bifurcatiediagrammen en Lyapunov-exponenten te berekenen, het is gebleken dat de periodieke en chaotische bewegingen verschijnen met tussenpozen wanneer de dempingsconstante en de aandrijfstroomdichtheid worden gevarieerd. De resultaten zijn nuttig voor het begrijpen van bimeronfysica in antiferromagneten en kunnen richtlijnen bieden voor het bouwen van spintronische apparaten op basis van bimeronen.

De resultaten zijn gepubliceerd in het tijdschrift Fysieke beoordelingsbrieven , in een paper van Prof. Yan Zhou's Group van The Chinese University of Hong Kong, Shenzhen, en vier medewerkers van de Sichuan Normal University, China, De Universiteit van Tokio, Japan, Shinshu-universiteit, Japan, en de Universiteit van New South Wales, Australië.

"Vanwege de spinstructuurkenmerken van antiferromagneten, antiferromagnetische spintexturen hebben een rijkere dynamiek dan ferromagnetische, " zegt meneer Laichuan Shen, een onderzoeker aan de Chinese Universiteit van Hong Kong, Shenzhen, en de eerste auteur van de studie. "We gebruiken de spinstroom om het antiferromagnetische bimeron te maken, en om er met een snelheid van enkele kilometers per seconde mee te rijden zonder enige dwarsafwijking. Ook, we vinden dat wanneer een wisselstroom wordt toegepast om het antiferromagnetische bimeron aan te drijven, de bewegingsvergelijking is de bekende Duffing-vergelijking, en zijn bewegingsgedrag is chaotisch voor bepaalde parameterwaarden."

"Omdat in antiferromagneten met twee subroosters de Magnus-kracht volledig wordt opgeheven, kan het antiferromagnetische bimeron direct langs de aangelegde stroom bewegen, wat cruciaal kan zijn voor spintronic-apparaten. Bovendien, het chaotische gedrag van deze bimeronen in aanwezigheid van ac-drive in laag-dempende antiferromagneten kan gunstig zijn voor stochastische toepassingen, zoals neuromorphic computing, " legt Dr. Oleg A. Tretiakov uit, hoofddocent aan de Universiteit van New South Wales, en de co-auteur van deze studie.

"Het antiferromagnetische bimeron kan worden gebruikt als de Duffing-oscillator, en het voorstel van een dergelijke antiferromagnetische spintextuur kan mogelijk veel opwindende kansen creëren voor het opkomende veld, " legt prof. Yan Zhou uit, universitair hoofddocent van de Chinese Universiteit van Hong Kong, Shenzhen, en de corresponderende auteur van de studie.

"In de afgelopen 10 jaar de meeste onderzoeken in het veld hebben zich gericht op skyrmionen in ferromagnetische materialen, terwijl skyrmionen en andere topologische spintexturen ook kunnen voorkomen in antiferromagnetische materialen. Ons werk laat zien dat de antiferromagnetische topologische spintexturen net zo nuttig kunnen zijn als ferromagnetische, " zegt prof. Guoping Zhao, Professor van de Sichuan Normal University, en de andere corresponderende auteur van de studie.