Le monde d'aujourd'hui, changeant rapidement en raison du « big data », est encapsulé dans des milliers de milliards de minuscules objets magnétiques - des bits magnétiques - dont chacun stocke un bit de données dans des lecteurs de disques magnétiques. Un groupe de scientifiques des instituts Max Planck de Halle et de Dresde a découvert un nouveau type de nano-objet magnétique dans un nouveau matériau qui pourrait servir d'embout magnétique doté de propriétés de dissimulation pour fabriquer un lecteur de disque magnétique sans pièces mobiles - un hippodrome Mémoire - une réalité dans un avenir proche.

La plupart des données numériques sont stockées dans le cloud sous forme de bits magnétiques dans un grand nombre de lecteurs de disques magnétiques. Au cours des dernières décennies, ces bits magnétiques ont diminué de plusieurs ordres de grandeur, atteindre des limites où les frontières de ces régions magnétiques peuvent avoir des propriétés particulières. Dans certains matériaux spéciaux, ces limites - les "murs de domaines magnétiques" - peuvent être décrites comme étant topologiques. Cela signifie que ces murs peuvent être considérés comme ayant une cape magique spéciale - ce que les scientifiques appellent une "protection topologique". Une conséquence importante est que ces parois magnétiques sont plus stables aux perturbations que les bits magnétiques similaires sans protection topologique qui sont formés dans les matériaux magnétiques conventionnels. Ainsi, ces objets magnétiques "topologiques" pourraient être particulièrement utiles pour stocker des "1" et des "0", les éléments de base des données numériques.

Un de ces objets est un "skyrmion magnétique" qui est une minuscule région magnétique, peut-être des dizaines à des centaines d'atomes de large, séparé d'une région magnétique environnante par une paroi de domaine chiral. Jusqu'à récemment, un seul type de skyrmion a été trouvé dans lequel il est entouré d'un mur de domaine chiral qui prend la même forme dans toutes les directions. Mais il y a eu des prédictions de plusieurs autres types de skyrmions qui n'ont pas encore été observés. Maintenant dans un article publié dans La nature , des scientifiques du département NISE du professeur Stuart Parkin à l'Institut Max Planck de physique des microstructures à Halle, Allemagne, ont trouvé une deuxième classe de skyrmions, ce qu'on appelle les "anti-skyrmions", dans les matériaux synthétisés dans le département de chimie du solide du professeur Claudia Felser à l'institut Max Planck pour le CPFS, Dresde, Allemagne.

Les scientifiques de Halle et de Dresde ont trouvé ces minuscules objets magnétiques dans une classe spéciale de composés magnétiques polyvalents appelés composés de Heusler que Claudia Felser et ses collègues ont exploré de manière approfondie au cours des 20 dernières années. Parmi ces composés Heusler, un petit sous-ensemble a juste la bonne symétrie cristalline pour permettre la possibilité de former des anti-skyrmions mais pas des skyrmions. À l'aide d'un microscope électronique à transmission très sensible à l'Institut Max Planck de physique des microstructures, Halle, qui a été spécialement modifié pour permettre la détection de petits moments magnétiques, des anti-skyrmions ont été créés et détectés sur une large gamme de températures et de champs magnétiques. Plus important encore, anti-skyrmions, à la fois en tableaux ordonnés et en objets isolés, peut être vu même à température ambiante et dans des champs magnétiques nuls.

Les propriétés spéciales d'occultation des skyrmions les rendent d'un grand intérêt pour une forme radicalement nouvelle de mémoire à l'état solide - la Racetrack Memory - qui a été proposée par Stuart Parkin il y a une décennie. Dans Racetrack Memory, les données numériques sont codées dans des murs de domaines magnétiques étroitement emballés dans des fils magnétiques nanoscopiques. L'une des caractéristiques uniques de Racetrack Memory, qui est distinct de tous les autres souvenirs, est que les parois sont déplacées autour des nanofils eux-mêmes en utilisant des découvertes récentes en spin-orbitronique. De très courtes impulsions de courant déplacent toutes les parois du domaine d'avant en arrière le long des nano-fils. Les parois - les bits magnétiques - peuvent être lues et écrites par des dispositifs intégrés directement dans les nanofils eux-mêmes, éliminant ainsi toute pièce mécanique. Les murs magnétiques protégés topologiquement sont très prometteurs pour Racetrack Memory.

Ainsi, les anti-skyrmions pourraient bientôt arriver sur Racetrack Memory ! Allant même au-delà des anti-skyrmions, le prochain objectif est la réalisation d'une troisième classe de skyrmions - les skyrmions antiferromagnétiques - qui sont de minuscules objets magnétiques qui n'ont en fait aucun moment magnétique net. Ils sont magnétiquement presque invisibles mais ont des propriétés uniques qui les rendent d'un grand intérêt.