Lorsque des formes spécifiques de symétrie au sein du système sont perturbées en raison de processus spontanés ou d’influences externes, de nouveaux phénomènes physiques et propriétés chimiques émergent souvent. Cependant, des efforts considérables dans la conception et la régulation des configurations atomiques dans les matériaux se sont principalement concentrés sur la manipulation des formes géométriques, du dopage chimique et des environnements locaux; de nouveaux types de matériaux symétriques sont rarement signalés.

Pour combler cette lacune, une équipe de recherche composée du professeur Lin Guo de l'Université Beihang, du professeur Renchao Che de l'Université Fudan, du professeur Lin Gu de l'Université Tsinghua et du professeur Er-Jia Guo de l'Institut de physique de l'Académie chinoise des sciences, a rapporté un Nanorod ultrafin NiS présentant une nouvelle distribution de symétrie. Les résultats sont publiés dans la revue National Science Review. .

L'arrangement atomique de ce nanorod présente à la fois une symétrie de rotation radiale et une symétrie de translation axiale. Il s'agit de la première démonstration d'une séparation symétrique liée à la direction au sein d'une seule nanostructure, qui va au-delà des descriptions traditionnelles des structures matérielles dans les groupes d'espace tridimensionnels et les groupes de points connus, dépassant les définitions conventionnelles de la cristallographie.

En raison de sa structure cristalline unique, le nanorod affiche simultanément les propriétés magnétiques combinées des domaines magnétiques rayés et vortex dans différentes directions. Une caractérisation structurelle détaillée a révélé que le profil transversal des nanorodes de NiS présente distinctement des modèles atomiques réguliers à cinq anneaux plutôt que des réseaux périodiques traditionnels. Radialement, les nanorodes de NiS présentent une symétrie de rotation mais manquent de symétrie de translation.

En revanche, observés de côté, les nanorodes de NiS présentent une périodicité de translation régulière. Cependant, la présence uniquement de bandes horizontales et d'une structure atomique désordonnée à l'échelle atomique indique que la périodicité de projection radiale des atomes est désordonnée et que la symétrie radiale est perturbée.

Les résultats expérimentaux démontrent que les nanorodes de NiS ne présentent une symétrie de rotation et de translation semblable à celle d'un cristal traditionnel qu'une fois qu'elles atteignent un certain diamètre.

De plus, l’équipe de recherche a utilisé la microscopie de Lorentz pour mesurer la distribution magnétique des nanorods de NiS à l’échelle nanométrique. Les résultats indiquent que les nanorodes de NiS possèdent des domaines magnétiques rayés axialement antiparallèles et des domaines de vortex disposés radialement, ce qui suggère que l'arrangement des spins électroniques suit l'arrangement atomique inhérent.

Le long de l’axe long, l’arrangement atomique ordonné à longue portée produit des spins et des moments magnétiques alignés, formant des parois de domaine. Dans la direction radiale, la disposition circulaire des atomes restreint la cohérence de l'alignement des spins, provoquant la formation d'une boucle fermée par les moments magnétiques.

À court terme, la séparation symétrique observée dans les nanorodes de NiS démontre l'intégration de plusieurs ordres magnétiques, un phénomène jamais observé auparavant dans les cristaux, quasi-cristaux et matériaux amorphes traditionnels. Cette configuration magnétique intrinsèque induite par une symétrie cristalline unique offre de nouveaux matériaux et concepts de conception pour découvrir de nouveaux couplages magnétiques et promouvoir des supports d'enregistrement magnétiques non volatils à haute densité.