Onderzoekers van het National Institute of Materials Science (NIMS) hebben Lorentz-elektronenmicroscopie gebruikt om aan te tonen dat magnetische skyrmionen spontaan worden gevormd als nanomagnetische clusters in een ferromagnetisch mangaanoxide met centrosymmetrie.

Van de recent ontdekte magnetische vortexstructuren die bekend staan ​​als magnetische skyrmionen is aangetoond dat ze zeer interessante en ongekende eigenschappen hebben. zoals een zeer groot abnormaal Hall-effect en skyrmion-beweging onder stromen met ultralage dichtheid. Ze hebben hoop gewekt op hun toepassing als nieuwe magnetische elementen. Men denkt dat de vorming van skyrmionen de toepassing van een magnetisch veld vereist op een magneet die geen centrosymmetrie heeft.

Echter, het is nu voor het eerst aangetoond door directe observatie met Lorentz-elektronenmicroscopie dat nanomagnetische clusters spontaan skyrmion-structuren vormen, zelfs in ferromagnetische mangaanoxiden waar de kristalstructuren centrosymmetrie hebben. Dit resultaat suggereert de mogelijkheid dat skyrmion-structuren kunnen worden gevormd, zelfs in nanomagnetische clusters en nanodeeltjes van verschillende ferromagneten die niet voldoen aan de voorwaarden die conventioneel noodzakelijk worden geacht.

De skyrmionen die in dit onderzoek zijn waargenomen, duiden op een fenomeen waarbij de magnetische vortex bij een bepaalde temperatuur herhaaldelijk inverteert tussen met de klok mee en tegen de klok in vanwege thermische fluctuatie. Ook werd gevonden, Bovendien, dat wanneer twee skyrmions dicht bij elkaar komen, ze keren om in dezelfde draaikolkrichting synchroon met elkaar. Dit resultaat lijkt nieuwe kennis te bieden voor de ontwikkeling van magnetische elementen met behulp van de interactie tussen skyrmionen.

Het resultaat wijst ook op een methode om de energie te bepalen die nodig is voor het omkeren van de magnetische vortex van individuele nanomagnetische clusters door Lorentz-elektronenmicroscoopobservatie. Deze methode zou mogelijk op grote schaal kunnen worden toegepast bij nanomagneten en nanomagnetische apparaten waarvoor het moeilijk is om de energie te bepalen die nodig is voor magnetische inversie door gewone metingen.

De bevindingen werden aangekondigd in de geavanceerde online-editie van het Britse wetenschappelijke tijdschrift Natuur Nanotechnologie op 29 april, 2013.