Skyrmionen, kleine draaikolken van magnetische momenten, hebben de laatste tijd veel aandacht getrokken vanwege hun potentiële toepassingen in de spintronica en andere gebieden van de natuurkunde. Verrassend genoeg hebben skyrmionen een aantal intrigerende overeenkomsten met twee ogenschijnlijk niet-verwante verschijnselen:glas en hoge-temperatuur-supergeleiders.

Overeenkomsten met glas:

1. Frustratie en wanorde :Glas is een vaste stof waarin atomen of moleculen op een wanordelijke manier zijn gerangschikt, wat leidt tot frustratie in het systeem. Op dezelfde manier kunnen skyrmionen worden gezien als magnetische "quasideeltjes" die ontstaan ​​als gevolg van frustratie in de magnetische interacties tussen spins.

2. Faseovergang :De overgang van een normale vloeistof naar een glasachtige toestand brengt een verandering in de structuur en dynamiek van het materiaal met zich mee. In het geval van skyrmionen ondergaan bepaalde materialen een faseovergang van een conventionele magnetische toestand naar een skyrmionfase naarmate de temperatuur of het magnetische veld wordt gevarieerd.

3. Langzame dynamiek :Glas vertoont een langzame ontspanningsdynamiek als gevolg van de frustratie en wanorde in de atomaire arrangementen. Skyrmions kunnen ook een langzame dynamiek vertonen, zoals kruipbewegingen en ontspanning, vanwege de interacties tussen skyrmions en hun omgeving.

Overeenkomsten met supergeleiders voor hoge temperaturen (HTSC's):

1. Flux-kwantisering :HTSC's worden gekenmerkt door de kwantisering van de magnetische flux, wat betekent dat de magnetische flux door bepaalde delen van het materiaal beperkt is tot specifieke discrete waarden. Skyrmionen vertonen ook fluxkwantisering, omdat het magnetische moment dat door een skyrmion wordt omsloten, wordt gekwantiseerd.

2. Vortex-achtige structuren :HTSC's vertonen vortexachtige structuren die bekend staan ​​als Abrikosov-wervelingen, die worden gevormd wanneer magnetische velden de supergeleider binnendringen. Skyrmionen kunnen ook worden gezien als vortexachtige structuren in de spintextuur, hoewel ze verschillen in hun onderliggende mechanismen.

3. Topologische bescherming :Zowel skyrmionen als Abrikosov-wervelingen zijn topologisch beschermd, wat betekent dat hun bestaan ​​en eigenschappen robuust zijn tegen bepaalde soorten verstoringen. Deze topologische bescherming speelt een cruciale rol in de stabiliteit en het gedrag van deze structuren.

Deze overeenkomsten tussen skyrmionen, glas en HTSC’s benadrukken het rijke en diverse gedrag dat kan ontstaan ​​in complexe fysieke systemen. Het begrijpen van de verbanden tussen deze ogenschijnlijk uiteenlopende verschijnselen kan waardevolle inzichten opleveren in de fundamentele principes die hun gedrag bepalen en nieuwe wegen openen voor onderzoek en potentiële technologische toepassingen.