Panel superior:configuración de giro de un skyrmion. Panel inferior:mosaico de Voronoi de configuraciones representativas de celosía skyrmion en el sólido, las fases hexática y líquida respectivamente. Crédito:Huang Ping (Universidad Xi'an Jiaotong)
La introducción de la topología, una rama de las matemáticas que se centra en las propiedades de los 'nudos, 'en la física ha inspirado conceptos revolucionarios como las fases topológicas de la materia y las transiciones de fase topológica, que resultó en el Premio Nobel de Física en 2016.
Skyrmions magnéticos, girar "nano-tornados" que lleva el nombre del físico de partículas Tony Skyrme, con topología única (configuraciones de bobinado), han atraído cada vez más atención en la última década debido tanto a su importancia en la física fundamental como a sus prometedoras aplicaciones en el almacenamiento magnético de próxima generación. Estos nano-tornados, también conocido como cuasi-partículas (en contraste con partículas de materia real como átomos y electrones), puede formar estructuras cristalinas, es decir, se ordenan de manera periódica y simétrica de la misma manera que los átomos en un cristal de cuarzo.
De las experiencias de la vida cotidiana, somos conscientes de que un sólido cristalino, como el hielo, puede derretirse al calentarse. También se puede haber notado que todas estas transiciones de fusión ocurren en un solo paso, es decir, del estado sólido directamente al estado líquido. En el marco de la transición de fase topológica en un cristal muy delgado, sin embargo, un proceso de fusión puede tomar dos pasos, a través de una fase topológica llamada fase hexática. ¿Cómo se ve esa fase topológica? y ¿cómo ocurre este proceso de fusión?
Ahora, Los físicos de EPFL han encontrado una manera de visualizar todo el proceso de fusión, como se informó recientemente en Nanotecnología de la naturaleza . Investigadores del Laboratorio de Magnetismo Cuántico (LQM), Laboratorio de Microscopía Ultrarrápida y Dispersión de Electrones (LUMES), Center Interdisciplinaire de Microscopie Électronique (CIME) y Crystal Growth Facility han demostrado que los cristales skyrmion en el compuesto Cu 2 OSeO 3 se puede derretir variando el campo magnético a través de dos pasos, con cada paso asociado con un tipo específico de defectos topológicos.
Los investigadores utilizaron una técnica de vanguardia llamada Microscopía Electrónica de Transmisión de Lorentz (LTEM) que puede obtener imágenes de texturas magnéticas en resolución nanométrica para visualizar skyrmions incrustados en una losa muy delgada de Cu 2 OSeO 3 cristal a -250 grados Celsius. Grabaron imágenes y videos masivos al variar el campo magnético. Mediante un análisis cuantitativo integral, dos fases novedosas, la fase hexagonal skyrmion y la fase líquida skyrmion, han sido demostrados. Las nuevas fases de la materia a menudo brindan la oportunidad de nuevas funcionalidades, y este trabajo, viéndolos claramente, allana el camino para una mayor investigación y desarrollo.
