Les scientifiques ont, pour la première fois, observé un réseau carré de mérons et d'antimérons-petits tourbillons magnétiques et antivortex qui se forment dans une fine plaque de l'aimant hélicoïdal Co 8 Zn 9 Mn 3 . En faisant varier finement un champ magnétique appliqué perpendiculairement à la plaque mince, les chercheurs ont pu induire une transformation entre le réseau carré de mérons-antiméron et un réseau hexagonal de skyrmions, une autre forme de vortex topologiquement différente des mérons et des antimérons.

La capacité de manipuler des textures de spin à l'échelle nanométrique telles que les mérons et les skyrmions est la clé du développement de la spintronique, des dispositifs électroniques de nouvelle génération qui consomment très peu d'énergie. Le secret de leur faible consommation d'énergie est qu'ils utilisent la texture de spin topologique, une propriété qui apparaît lorsque les électrons interagissent dans un solide.

Pour réaliser les expériences, Publié dans La nature , le groupe a utilisé un échantillon magnétique mince fait d'un alliage de cobalt, zinc, et manganèse, Co 8 Zn 9 Mn 3 , qui est connu comme un aimant chiral. Ils ont utilisé un champ magnétique extrêmement faible pour amadouer les minuscules tourbillons à se former dans l'échantillon mince, et les a observés avec la microscopie électronique de Lorentz.

Xiuzhen Yu du RIKEN Center for Emergent Matter Science (CEMS), le premier auteur de l'article, dit, "Il est bien connu dans la nature que des stimuli externes peuvent déclencher une transition structurelle des cristaux entre les réseaux tétragonaux et hexagonaux, et il avait été prédit que cela se verrait également dans les textures de spin topologiques. C'était très satisfaisant de pouvoir montrer que cette idée était bien vraie, quand nous avons vu les mérons se transformer en skyrmions alors que nous augmentions prudemment le champ magnétique."

Les expériences ont fait, cependant, donner des surprises aux chercheurs. En utilisant l'échantillon de plaque mince, ils ont expérimenté l'abaissement de la température pour voir comment cela affecterait les textures. Selon Yu, "Nous avons trouvé que les skyrmions étaient très robustes, durable même lorsque nous avons abaissé la température de la plaque mince, mais les mérons et les antimérons étaient beaucoup plus sensibles, et se sont détendus en hélices de rotation lorsque la température a baissé. Cela pourrait avoir des implications pour la manipulation de ces textures dans les futurs dispositifs spintroniques. À l'avenir, nous prévoyons de faire des études utilisant non seulement l'anisotropie magnétique, mais aussi une déformation locale pour contrôler les textures de spin."