El Premio Nobel de Física 2016 se otorgó a tres físicos teóricos por sus descubrimientos de las transiciones de fase topológica y las fases topológicas de la materia. que destaca el papel y la importancia de la topología en la comprensión del mundo físico. En el campo del magnetismo, La topología también está directamente relacionada y es fundamental para la física de una textura magnética exótica, el skyrmion magnético.

Los skyrmions magnéticos son estructuras magnéticas a nanoescala con números cuánticos topológicos, que existen en varios materiales y pueden controlarse mediante métodos como la corriente eléctrica y otros. Debido a su tamaño a nanoescala y a su estabilidad protegida topológicamente, Los skyrmions magnéticos son muy prometedores en aplicaciones espintrónicas como la memoria magnética y los dispositivos de computación lógica. Para manipular skyrmions magnéticos para el procesamiento de información, es fundamental comprender plenamente su dinámica.

Recientemente, un equipo de investigadores de China y Japón ha estudiado los skyrmions magnéticos en imanes frustrados y ha revelado la dinámica exótica de los skyrmions magnéticos frustrados, que es totalmente diferente al de los skyrmions magnéticos en materiales ferromagnéticos comunes. Encontraron la transición heliciosa de bloqueo-desbloqueo de los skyrmions magnéticos frustrados al incluir interacciones dipolo-dipolo en su modelo teórico, que es un término de energía generalmente insignificante para los skyrmions ferromagnéticos comunes. En los imanes frustrados, la interacción dipolo-dipolo juega un papel importante en el acoplamiento helicidad (modo rotacional) -orbita (modo traslacional) del skyrmion, especialmente a baja temperatura. Además, Los investigadores muestran que la dinámica de skyrmions y antiskyrmions controlados por corriente con helicidad de bloqueo-desbloqueo en imanes frustrados puede permitir nuevas aplicaciones espintrónicas, como los dispositivos de almacenamiento de información basados ​​en helicidad.

El descubrimiento se informa esta semana en la revista. Comunicaciones de la naturaleza , en un artículo de la Universidad China de Hong Kong, El investigador de Shenzhen Xichao Zhang, y el estudiante de doctorado Jing Xia, y otros cuatro de la Universidad de Shenzhen, Porcelana, Universidad Shinshu, Japón, y la Universidad de Tokio, Japón.

"La helicidad es un grado de libertad de los skyrmions magnéticos frustrados, "dice Xichao Zhang, investigador de la Universidad China de Hong Kong, Shenzhen, y el primer autor del estudio. "En materiales ferromagnéticos convencionales, la helicidad de un skyrmion no se puede controlar eficazmente, mientras que encontramos que es posible controlar la helicidad de skyrmion utilizando la transición de bloqueo-desbloqueo de helicidad en materiales magnéticos frustrados ". Zhang agrega que el control de helicidad puede conducir a nuevas aplicaciones espintrónicas como las memorias skyrmiónicas basadas en helicidad.

"Nuestro estudio también muestra las interacciones entre skyrmions frustrados y antiskyrmions, que son problemas de importancia tanto teórica como práctica, "explica Yan Zhou, profesor asociado de la Universidad China de Hong Kong, Shenzhen, y el autor correspondiente del estudio. Zhou dice que también es posible construir dispositivos de computación lógica basados ​​en skyrmions y antiskyrmions, y su grupo está persiguiendo esto actualmente.

"Podemos usar skyrmions frustrados como una memoria binaria utilizando dos estados estables de tipo Bloch, donde la helicidad se puede cambiar aplicando corriente, "dice Motohiko Ezawa, profesor de la Universidad de Tokio, y el otro autor correspondiente del estudio.