Une restriction sur le type de matériaux pouvant héberger des tourbillons magnétiques à l'échelle nanométrique connus sous le nom de skyrmions a été levée par les expérimentateurs de RIKEN. Cela élargira considérablement la gamme des matériaux dans lesquels les skyrmions peuvent être créés, ce qui les rend encore plus attrayants pour une utilisation dans des dispositifs de stockage de données à faible consommation.

Découvert pour la première fois il y a un peu plus d'une décennie, skyrmions sont très prometteurs pour une application en basse puissance, stockage et transfert de données à haute densité. Ils suscitent un intérêt croissant, et il y a des prédictions que les premiers appareils commerciaux basés sur skyrmion commenceront à apparaître dans une dizaine d'années.

Cependant, jusque récemment, Les skyrmions n'avaient été observés qu'aux interfaces et dans une classe spéciale de matériaux dont les structures cristallines n'avaient pas de centre de symétrie. L'année dernière, une équipe dirigée par RIKEN a réussi à les créer dans un matériau qui avait un centre de symétrie, augmentant la gamme de matériaux pouvant accueillir des skyrmions. Ils ont pu le faire parce que leur matériau possédait une propriété connue sous le nom de frustration géométrique, où la géométrie d'un matériau empêche le système d'adopter l'état d'énergie le plus bas possible à basse température.

Maintenant, Shinichiro Seki et Nguyen Duy Khanh du RIKEN Center for Emergent Matter Science et leurs collègues sont allés plus loin et ont montré que les skyrmions peuvent être créés même dans des matériaux centrosymétriques dépourvus de frustration géométrique. Ils ont créé un réseau carré de skyrmions de moins de 2 nanomètres de diamètre - les plus petits skyrmions créés à ce jour dans un seul matériau - dans l'aimant tétragonal centrosymétrique GdRu2Si2.

Cette démonstration élargit encore plus la gamme de matériaux dans lesquels skyrmions peut être hébergé. "Les composés intermétalliques de terres rares sont une classe très large de matériaux, ", dit Nguyen. "Notre découverte signifie que les skyrmions peuvent être créés dans de nombreux composés - ils ne sont plus limités à une classe très limitée de matériaux."

Étant donné que la frustration géométrique n'apparaît qu'à très basse température, la découverte qu'il n'est pas nécessaire pour générer des skyrmions soulève la possibilité qu'ils pourraient être formés à température ambiante, ce qui sera un énorme coup de pouce pour leur utilisation dans les applications. "Nous recherchons maintenant un nouveau système qui a une température de commande magnétique proche de la température ambiante ou même supérieure, " dit Nguyen.

Après une rencontre fortuite lors d'une conférence l'année dernière, l'équipe a collaboré avec des théoriciens de l'Université de Tokyo pour découvrir le mécanisme qui permet de créer des skyrmions sans frustration géométrique. "Nous avons été très surpris d'apprendre qu'ils travaillent sur le problème et que leurs résultats théoriques concordent très bien avec nos résultats expérimentaux, ", note Nguyen.