Les skyrmions magnétiques sont des tourbillons magnétiques qui peuvent conduire à de nouvelles solutions combinant une faible consommation d'énergie avec une puissance de calcul à grande vitesse et un stockage de données à haute densité, révolutionner les technologies de l'information. Une équipe de l'Université de Technologie de Delft, en collaboration avec l'Université de Groningue et l'Université d'Hiroshima, a découvert un nouveau, état magnétique inattendu, qui est lié à ces skyrmions. Les découvertes ouvrent de nouvelles voies pour créer et manipuler des structures magnétiques complexes en vue des futures applications informatiques.

Un skyrmion magnétique est une quasiparticule, un tourbillon magnétique, lequel, une fois créé, est très stable et ne peut pas s'effondrer. De plus, Les skyrmions sont minuscules et peuvent voyager à travers les matériaux presque sans entrave, un peu comme les tsunamis voyagent à travers les océans. Ces propriétés uniques font de skyrmions des blocs de construction prometteurs pour les applications informatiques vertes, tels que les disques durs haute densité sans aucune pièce mobile. Depuis leur découverte initiale il y a près de 10 ans, Les skyrmions sont omniprésents. Dans les années récentes, les physiciens ont découvert de nouveaux types de skyrmions, ainsi que de nouvelles classes matérielles qui hébergent des skyrmions. Cependant, tous ces systèmes présentent le même comportement générique, qui était donc supposée universelle.

Maintenant, cependant, une collaboration internationale de physiciens expérimentaux et théoriques dirigée par l'Université de technologie de Delft a découvert un état entièrement nouveau qui ne correspond pas au schéma universel et peut être utilisé pour manipuler des skyrmions. "Cet état apparaît sous l'influence de champs magnétiques élevés et de basses températures, " a déclaré Katia Pappas de l'Université de technologie de Delft. " Personne, y compris nous, s'attendait à le trouver là-bas."

Les chercheurs ont obtenu la confirmation expérimentale de cette nouvelle phase grâce à l'utilisation de la diffusion de neutrons, mesures d'aimantation et de susceptibilité magnétique AC. diffusion de neutrons aux petits angles, d'abord au Laboratoire Léon Brillouin, La France, et enfin au Laboratoire national d'Oak Ridge, aux Etats-Unis, fourni la preuve cruciale. Il a révélé un changement dans la structure microscopique lorsque des spirales magnétiques alignées le long d'un champ magnétique s'en éloignent lorsque le champ magnétique augmente. "C'est inattendu, " a déclaré Pappas. "C'est comme si une balle qui repose sur le sol se met à léviter lorsque sa masse ou la force gravitationnelle augmente."

L'explication théorique de ce résultat surprenant, fournis par les groupes Hiroshima et Groningen, repose sur la forte sensibilité des spirales magnétiques aux interactions faibles d'origine relativiste. Ainsi, un léger changement dans l'équilibre des interactions relativement faibles peut avoir des conséquences majeures sur les propriétés magnétiques de ces aimants chiraux.

Les résultats, qui ont été publiés dans Avancées scientifiques , ouvrir de nouvelles voies pour créer et manipuler des structures magnétiques complexes et utiliser ces structures pour des applications informatiques vertes.