Les chercheurs du Technion-Israel Institute of Technology ont réussi à générer de minuscules "nano-hérissons de lumière" appelés skyrmions optiques, qui pourraient permettre des avancées révolutionnaires dans le traitement de l'information, transfert et stockage.

La recherche, publié récemment dans Science , était dirigée par le professeur Guy Bartal du département de génie électrique de Viterbi et le professeur Netanel Lindner du département de physique du Technion. L'équipe de recherche comprenait également le professeur Bergin Gjonaj de la faculté de médecine de l'université albanaise à Tirana; ainsi que Shai Tsess, Evgeni Ostrovsky et Kobi Cohen, tous les étudiants-chercheurs du Technion.

Le terme "skyrmion" est dérivé du nom du Dr Tony Skyrme, un physicien anglais qui, en 1962, ont découvert que les arrangements à haute énergie de systèmes physiques avec des champs qui ont une "configuration semblable à un hérisson" bénéficient d'une stabilité améliorée. Au cours des années, le concept a été appliqué à plusieurs systèmes matériels, notamment dans les aimants. Les arrangements de hérisson sont considérés comme une alternative très prometteuse pour la représentation des données, ce qui pourrait augmenter considérablement le stockage de la mémoire de l'ordinateur.

Actuellement, la plupart des informations mondiales sont insérées ou extraites sur des disques durs via un bras mécanique. Mais la gestion de l'information basée sur les skyrmions ne nécessite que de faibles courants électriques. Et les skyrmions sont de dimensions nanométriques – avec des diamètres de 10, 000 fois plus petit que celui d'une mèche de cheveux. De telles caractéristiques sont la raison pour laquelle les skyrmions devraient considérablement optimiser, accélérer et réduire les coûts de traitement de l'information, transfert et stockage.

Les chercheurs du Technion ont été les premiers à étendre l'idée du Dr Skyrme au monde de l'optique :ils ont réussi à générer des skyrmions en utilisant le champ électrique des ondes électromagnétiques. Contrairement aux ondes lumineuses "normales", dont les champs électriques pointent généralement le long d'une direction spécifique (un principe physique sous-jacent, par exemple, Lunettes de soleil polarisées), les chercheurs du Technion ont démontré qu'un champ électrique peut prendre la forme d'un "skyrmion" et faire face simultanément dans toutes les directions, telle que sa configuration spatiale ressemble aux piquants d'un hérisson. En outre, ils ont montré que ces « hérissons légers » sont robustes contre divers défauts du matériau hébergeant les ondes électromagnétiques.

La génération réussie de skrymions dans les ondes électromagnétiques peut être d'une importance critique dans les applications pratiques. À ce jour, les matériaux dans lesquels se forment les skrymions sont très rares et nécessitent généralement un refroidissement à très basse température, généralement obtenu avec de l'azote liquide ou de l'hélium. La nouvelle découverte de l'équipe Technion pourrait permettre la réplication future de cet effet unique dans une large gamme de systèmes et de matériaux, y compris les liquides, des systèmes de nanoparticules et même des gaz atomiques froids. Cela pourrait également jeter les bases de nouvelles applications skyrmion dans le traitement de l'information optique (plutôt que magnétique), transfert et stockage.