Des chercheurs de Skoltech, Institut royal de technologie KTH, et l'Université d'Uppsala ont prédit l'existence d'un ferromagnétisme antichiral, une propriété non triviale de certains cristaux magnétiques qui ouvre la porte à une variété de nouveaux phénomènes magnétiques. L'article a été publié dans la revue Examen physique B .

Chiralité, ou de la bravoure, est une propriété fondamentale extrêmement importante des objets dans de nombreux domaines de la physique, mathématiques, chimie et biologie; un objet chiral ne peut en aucun cas être superposé à son image miroir. Les objets chiraux les plus simples sont les mains humaines, d'où le terme lui-même. Le contraire de chiral est achiral :un cercle ou un carré sont de simples objets achiraux.

La chiralité peut être appliquée à des entités beaucoup plus complexes; par exemple, les interactions internes concurrentes dans un système magnétique peuvent conduire à l'apparition de textures magnétiques périodiques dans la structure qui diffèrent de leurs images miroir - c'est ce qu'on appelle l'ordre ferromagnétique chiral. Les cristaux chiraux sont largement considérés comme des candidats prometteurs pour le stockage de données magnétiques et la réalisation de dispositifs de traitement, car les informations peuvent être codées via leurs textures magnétiques non triviales.

Anastasia Pervishko, chercheur au Skoltech Center for Computational and Data-Intensive Science and Engineering (CDISE), et ses collègues ont utilisé une analyse basée sur la symétrie et des calculs numériques pour prédire l'existence d'un ferromagnétisme antichiral, une sorte d'ordre ferromagnétique lorsque les deux types de chiralité (maniabilité manuelle) existent simultanément et alternent dans l'espace.

"Contrairement aux textures chirales et achirales, nous prédisons un ordre magnétique fondamentalement différent dans les ferroaimants tétraédriques. Nous utilisons le terme « antichiralité » pour mettre en évidence la modulation spontanée de la direction d'aimantation avec une alternance de chiralité spatiale entre droitier et gaucher induite par la symétrie cristalline, " dit Pervishko.

Elle explique que la chiralité dans cette texture magnétique périodique alterne dans l'espace alors que l'invariant de torsion moyen est nul. « On peut l'imaginer comme une modulation magnétique où une partie est caractérisée par le droitier et l'autre par le gaucher ; cela diffère radicalement des textures chirales conventionnelles où la latéralité est préservée, " ajoute Pervishko.

L'équipe a montré que le ferromagnétisme antichiral peut être observé dans une classe de cristaux dans laquelle de nombreux minéraux se forment naturellement. Pour faire ça, ils ont étudié l'ordre magnétique dans la structure avec une symétrie cristalline tétraédrique et ont utilisé l'analyse micromagnétique pour dériver ce nouvel ordre antichiral.

"Grâce à cet état fondamental non conventionnel, l'ordre magnétique proposé pourrait donner lieu à une riche famille de phénomènes magnétiques comprenant des domaines magnétiques uniques et des skyrmions qui sont fondamentalement différents des textures chirales. Cette découverte déclenche d'autres recherches théoriques et expérimentales dans ce type de matériaux magnétiques, " conclut Anastasia Pervishko.