Les textures topologiques de spin dans les systèmes magnétiques sont des objets intrigants qui présentent une physique exotique et ont des applications potentielles dans le stockage et le traitement de l'information. La texture de spin topologique la plus fondamentale et la plus exemplaire est appelée skyrmion, qui est une paroi de domaine circulaire à l'échelle nanométrique portant une charge topologique entière non nulle. La texture du skyrmion dans les matériaux magnétiques a été théoriquement prédite à la fin des années 1980, et il a été observé expérimentalement dans des aimants chiraux il y a une décennie. Depuis la première observation de skyrmions magnétiques, la communauté skyrmion s'est concentrée sur une série de textures de spin topologiques développées à partir du skyrmion, comme le skyrmionium et le bimeron.

Dans un travail théorique récent réalisé par une équipe internationale de Chine, Japon, Australie, Russie, et française. Les auteurs ont introduit un nouveau type de textures de spin topologiques, qui s'appelle le biméronium. Le biméronium existe dans des aimants à aimantation dans le plan. C'est une contrepartie topologique du skyrmionium dans des aimants magnétisés perpendiculairement et peut être vu comme une combinaison de deux bimérons avec des charges topologiques opposées. Par conséquent, le biméronium porte une charge topologique nulle, comme le skyrmionium.

Les auteurs ont étudié le biméronium stabilisé dans une monocouche magnétique avec des interactions d'échange frustrées. Ils ont découvert que le biméronium frustré peut être entraîné en auto-rotation constante par le couple de rotation-orbite de type amortissement dans certaines conditions. Cette étude suggère que le biméronium a la possibilité d'être contrôlé par des stimuli externes, ce qui signifie qu'il pourrait être utilisé comme bloc de construction spintronique.

Les résultats ont été publiés en ligne le 3 février dans la revue Lettres de physique appliquée , dans une lettre du groupe du professeur Yan Zhou de l'Université chinoise de Hong Kong, Shenzhen (CUHKSZ), et plusieurs collaborateurs de l'Université normale du Sichuan, Chine, L'Université de Tokyo, Japon, L'Université de Nouvelle-Galles du Sud, Australie, Université nationale des sciences et de la technologie, Russie, CY Cergy Université Paris, La France, et l'Université de Shinshu, Japon

"Un certain nombre de types différents de textures de spin topologiques peuvent être trouvés dans les systèmes de spin frustrés en principe, " dit le Dr Xichao Zhang, un chercheur actuellement à l'Université de Shinshu, et le premier auteur de l'étude. "Les skyrmions et les skyrmioniums ont été largement étudiés pendant de nombreuses années, maintenant, je pense qu'il est temps d'explorer leurs homologues dans différents systèmes magnétiques. À l'avenir, différentes textures de spin topologiques peuvent jouer des rôles différents dans les applications spintroniques."

"Récemment, les systèmes magnétiques à anisotropie dans le plan reprennent de l'intérêt, il est donc important de comprendre les propriétés dynamiques des textures topologiques de spin telles que les bimérons et les biméroniums, qui peuvent conduire à de nouvelles applications spintroniques, " explique le Dr Oleg A. Tretiakov, maître de conférences à l'Université de Nouvelle-Galles du Sud, et co-auteur de cette étude.

"En fait, toutes ces nouvelles découvertes magnétiques fascinantes proviennent d'interactions concurrentes dans des systèmes de spins frustrés. La frustration est à l'origine de nombreux nouveaux phénomènes découverts depuis les années 80 et beaucoup d'entre eux restent à découvrir dans les temps à venir, " dit le Dr Hung T. Diep, professeur distingué à l'Université CY Cergy Paris, et co-auteur de cette étude.

"En théorie, le biméronium peut également être stabilisé par des interactions d'échange chiral dans les ferroaimants et les antiferroaimants. Nous pensons qu'il est possible d'observer ces nouveaux objets topologiques dans des matériaux magnétiques en utilisant des méthodes existantes, " explique le Dr Yan Zhou, professeur agrégé au CUHKSZ, et l'auteur correspondant de l'étude.