Een beperking op het soort materialen dat magnetische draaikolken op nanoschaal kan bevatten, bekend als skyrmions, is opgeheven door experimentatoren van RIKEN. Dit zal het bereik van de materialen waarin skyrmionen kunnen worden gemaakt aanzienlijk uitbreiden, waardoor ze nog aantrekkelijker worden voor gebruik in apparaten voor gegevensopslag met een laag stroomverbruik.

Iets meer dan tien jaar geleden voor het eerst ontdekt, skyrmionen zijn veelbelovend voor toepassing in low-power, high-density opslag en overdracht van gegevens. Ze trekken steeds meer belangstelling, en er zijn voorspellingen dat de eerste op skyrmion gebaseerde commerciële apparaten over ongeveer tien jaar zullen verschijnen.

Echter, tot voor kort, skyrmionen waren alleen waargenomen op grensvlakken en in een speciale klasse van materialen waarvan de kristalstructuren geen symmetriecentrum hadden. Vorig jaar, een door RIKEN geleid team slaagde erin ze te maken in een materiaal met een symmetriecentrum, het vergroten van het bereik van materialen die skyrmionen kunnen bevatten. Ze waren in staat om dit te doen omdat hun materiaal een eigenschap bezat die bekend staat als geometrische frustratie, waarbij de geometrie van een materiaal verhindert dat het systeem bij lage temperaturen de laagst mogelijke energietoestand aanneemt.

Nutsvoorzieningen, Shinichiro Seki en Nguyen Duy Khanh van het RIKEN Center for Emergent Matter Science en hun collega's zijn een stap verder gegaan en hebben aangetoond dat skyrmionen zelfs kunnen worden gecreëerd in centrosymmetrische materialen zonder geometrische frustratie. Ze creëerden een vierkante reeks skyrmionen met een diameter van minder dan 2 nanometer - de kleinste skyrmionen die tot nu toe in een enkel materiaal zijn gemaakt - in de centrosymmetrische tetragonale magneet GdRu2Si2.

Deze demonstratie breidt het scala aan materialen waarin skyrmions kunnen worden gehost nog verder uit. "Zeldzame-aarde intermetallische verbindingen zijn een zeer brede klasse van materialen, " zegt Nguyen. "Onze bevinding betekent dat skyrmionen in veel verbindingen kunnen worden gemaakt - ze zijn niet langer beperkt tot een zeer beperkte klasse materiaal."

Aangezien geometrische frustratie pas optreedt bij zeer lage temperaturen, de bevinding dat het niet nodig is voor het genereren van skyrmionen verhoogt de mogelijkheid dat ze bij kamertemperatuur kunnen worden gevormd, wat een enorme boost zal zijn voor hun gebruik in toepassingen. "We zijn nu op zoek naar een nieuw systeem met een magnetische besteltemperatuur die dicht bij kamertemperatuur of zelfs hoger ligt, ' zegt Nguyen.

Na een toevallige ontmoeting op een conferentie vorig jaar, het team heeft samengewerkt met theoretici van de Universiteit van Tokio om het mechanisme bloot te leggen waarmee skyrmions kunnen worden gemaakt zonder geometrische frustratie. "We waren zeer verrast om te horen dat ze aan het probleem werken en dat hun theoretische resultaten heel goed overeenkomen met onze experimentele resultaten, ’ merkt Nguyen op.