Textures topologiques de spin dans les systèmes magnétiques avec frustration d'échange, comme les skyrmions et les bimerons, peut montrer une topologie non triviale et une dynamique exotique.

Dans un travail récent réalisé par une équipe de recherche internationale de Chine, Japon, et l'Australie, les auteurs étudient théoriquement les propriétés statiques et dynamiques de bimères topologiquement non triviaux dans une monocouche ferromagnétique avec frustration d'échange et anisotropie magnétique dans le plan.

Ils constatent que le biméron montre une dynamique riche induite par les couples spin-orbite, qui dépendent de la configuration du courant d'entraînement ainsi que de la topologie du bimeron. Ils démontrent informatiquement que les bimérons frustrés peuvent être fusionnés d'une manière qui respecte la conservation de la topologie. Par analogie avec la physique nucléaire, les bimères frustrés avec des charges topologiques plus élevées sont plus favorables énergétiquement. Cette enquête suggère que la dynamique de spin dans les aimants frustrés peut être plus complexe et diversifiée que celle des aimants chiraux conventionnels.

Les résultats ont été publiés en ligne le 27 avril dans la revue Examen physique B , dans un article du groupe du professeur Yan Zhou de l'Université chinoise de Hong Kong, Shenzhen (CUHKSZ), et quatre collaborateurs de l'Université de Tokyo, Japon, Université de Shinshu, Japon, l'Université de Nouvelle-Galles du Sud, Australie, et l'Université normale du Sichuan, Chine.

"Auparavant, nous avons étudié la dynamique des skyrmions dans les systèmes de spins frustrés avec des interactions concurrentes, " dit le Dr Xichao Zhang, chercheur postdoctoral au CUHKSZ, et le premier auteur de l'étude. "Maintenant, nous pensons à d'autres textures de spin topologiques. Biméron est une contrepartie topologique de skyrmion, et il porte également une charge topologique entière. En effet, dans ce travail, nous avons trouvé numériquement que les bimérons frustrés ont de nouvelles caractéristiques de dynamique. Par exemple, il peut être entraîné soit en mouvement linéaire, soit en rotation."

"Les bimérons peuvent servir de bits d'information topologiquement protégés dans les systèmes magnétisés dans le plan. L'avantage des films ferromagnétiques dans le plan frustrés est qu'ils peuvent héberger des bimérons stables de différentes charges topologiques, permettant ainsi des opérations logiques plus avancées dans ces systèmes, " explique le Dr Oleg A. Tretiakov, maître de conférences à l'Université de Nouvelle-Galles du Sud, et co-auteur de cette étude.

"Les skyrmions et les bimerons peuvent être utilisés comme supports d'informations non volatiles, il est donc intéressant d'étudier les propriétés statiques et dynamiques de ces textures topologiques de spin dans différents systèmes magnétiques, qui seront utiles pour la conception de futurs dispositifs spintroniques basés sur eux, " explique le Dr Yan Zhou, professeur agrégé du CUHKSZ, et l'auteur correspondant de l'étude.