De vraag naar gegevensopslag en -verwerking is exponentieel gegroeid naarmate de wereld steeds meer verbonden raakt, nadruk op de behoefte aan nieuwe materialen die in staat zijn tot efficiëntere gegevensopslag en gegevensverwerking.

Een internationaal team van onderzoekers, onder leiding van natuurkundige Paul Ching-Wu Chu, stichtend directeur van het Texas Center for Superconductivity aan de Universiteit van Houston, meldt een nieuwe verbinding die in staat is om zijn skyrmion-eigenschappen bij kamertemperatuur te behouden door het gebruik van hoge druk. De resultaten suggereren ook het potentieel voor het gebruik van chemische druk om de eigenschappen bij omgevingsdruk te behouden, belofte voor commerciële toepassingen.

Het werk wordt beschreven in de Proceedings van de National Academy of Sciences .

Een skyrmion is de kleinst mogelijke verstoring van een uniforme magneet, een puntachtig gebied van omgekeerde magnetisatie omgeven door een wervelende draaiing van spins. Deze extreem kleine regio's, samen met de mogelijkheid om ze te verplaatsen met zeer weinig elektrische stroom, maak de materialen die ze hosten veelbelovende kandidaten voor informatieopslag met een hoge dichtheid. Maar de skyrmion-toestand bestaat normaal gesproken alleen bij een zeer laag en smal temperatuurbereik. Bijvoorbeeld, in de compound die Chu en collega's bestudeerden, de skyrmion-toestand bestaat normaal gesproken alleen binnen een smal temperatuurbereik van ongeveer 3 Kelvin graden, tussen 55 K en 58,5 K (tussen -360,7 Fahrenheit en -354,4 Fahrenheit). Dat maakt het voor de meeste toepassingen onpraktisch.

Werken met een koperoxyselenideverbinding, Chu zei dat de onderzoekers in staat waren om het temperatuurbereik waarop de skyrmion-toestand bestaat drastisch uit te breiden, tot 300 graden Kelvin, of ongeveer 80 graden Fahrenheit, in de buurt van kamertemperatuur. Eerste auteur Liangzi Deng zei dat ze de toestand met succes hebben gedetecteerd bij kamertemperatuur voor de eerste keer onder de 8 gigapascal, of GPa, van druk, met behulp van een speciale techniek die hij en collega's hebben ontwikkeld. Deng is een onderzoeker bij het Texas Center for Superconductivity aan de UH (TcSUH).

Chu, de corresponderende auteur voor het werk, bovengenoemde onderzoekers ontdekten ook dat de koperoxyselenideverbinding verschillende structurele fase-overgangen ondergaat met toenemende druk, wat de mogelijkheid suggereert dat de skyrmion-toestand meer alomtegenwoordig is dan eerder werd gedacht.

"Onze resultaten suggereren de ongevoeligheid van de skyrmionen voor de onderliggende kristalroosters. Meer skyrmion-materiaal kan worden gevonden in andere verbindingen, ook, ' zei Chu.

Het werk suggereert dat de druk die nodig is om de skyrmion-toestand in de koperoxyselenideverbinding te behouden, chemisch kan worden gerepliceerd, waardoor het onder omgevingsdruk kan werken, een andere belangrijke vereiste voor mogelijke commerciële toepassingen. Dat heeft enkele analogieën met het werk dat Chu en zijn collega's deden met supergeleiding bij hoge temperaturen, in 1987 aankondigden dat ze de supergeleiding bij hoge temperatuur in YBCO (yttrium, barium, koper, en zuurstof) door ionen in de verbinding te vervangen door kleinere isovalente ionen.