Les résultats, publiés dans Nature Physics , sont très prometteurs pour faire progresser notre compréhension des structures magnétiques topologiques.

Originaires de la physique des particules, les skyrmions représentent des excitations topologiques uniques trouvées dans les matériaux magnétiques de matière condensée. Ces structures, caractérisées par leur disposition de spins en forme de vortex ou d'anneau, possèdent des propriétés non triviales qui en font des candidats potentiels pour les dispositifs logiques et de stockage magnétique de nouvelle génération.

Cependant, la détection des skyrmions repose traditionnellement sur l’effet Hall topologique (THE), limité aux systèmes métalliques. Avec le domaine en expansion des matériaux magnétiques topologiques, il existe un besoin pressant de techniques de caractérisation applicables à une gamme plus large de systèmes, y compris les skyrmions non métalliques.

S'appuyant sur la découverte de matériaux ferromagnétiques bidimensionnels en 2017, l'équipe de recherche a prédit une nouvelle classe de tels matériaux, CrMX₆. (M=Mn, V ; X=I, Br), qui présentent des états électroniques topologiques non triviaux.

Dans cette étude, l’équipe a réussi à synthétiser du CrVI₆ bidimensionnel de haute qualité. des monocristaux et des mesures précises de l'effet Kerr magnéto-optique (MOKE) sur micro-zones. Remarquablement, la boucle d'hystérésis MOKE a révélé des proéminences distinctives en forme d'oreille de chat dans des plages d'épaisseur et des intervalles de température spécifiques, ressemblant à l'effet Hall topologique électrique observé dans les systèmes de skyrmions magnétiques.

Une analyse théorique plus approfondie a révélé que la coexistence des atomes de Cr et de V brise la symétrie d'inversion centrale, le fort échange Dzyaloshinskii-Moriya (DM) conduisant à la génération de structures magnétiques topologiques – les skyrmions.

Des simulations de dynamique magnétique à l'échelle atomique et des calculs théoriques ont dévoilé la diffusion des électrons conducteurs par la « charge topologique » des skyrmions sous un champ photoélectrique, élucidant le mécanisme microscopique derrière le signal optique Kerr lors de l'inversion de l'aimantation.

Sur la base de ces résultats, l'équipe de recherche a proposé un nouveau schéma de détection non destructive de structures magnétiques topologiques à l'aide de méthodes optiques, tirant parti des champs photoélectriques alternatifs et de la spectroscopie de champ magnétique élevé.

Ce schéma offre une détection sans contact et résolue spatialement des skyrmions et d'autres excitations topologiques, fournissant des informations précieuses sur leurs mécanismes microscopiques et élargissant leur gamme d'applications, selon l'équipe.