Los científicos tienen, por primera vez, observó una red cuadrada de merones y antimerones, diminutos vórtices magnéticos y antivortices que se forman en una placa delgada del imán helicoidal Co ₈ Zn ₉ Minnesota ₃ . Variando finamente un campo magnético aplicado perpendicularmente a la placa delgada, los investigadores pudieron inducir una transformación entre la red cuadrada de merons-antimerons y una red hexagonal de skyrmions, otra forma de vórtice que es topológicamente diferente de merones y antimerones.

La capacidad de manipular texturas de espín a escala nanométrica, como merons y skyrmions, es clave para el desarrollo de la espintrónica, dispositivos electrónicos de próxima generación que consumen muy poca energía. El secreto de su bajo consumo de energía es que hacen uso de la textura de espín topológico, una propiedad que surge cuando los electrones interactúan en un sólido.

Para realizar los experimentos, publicado en Naturaleza , el grupo utilizó una muestra magnética delgada hecha de una aleación de cobalto, zinc, y manganeso, Co ₈ Zn ₉ Minnesota ₃ , que se conoce como imán quiral. Utilizaron un campo magnético extremadamente débil para hacer que los pequeños vórtices se formaran en la muestra delgada, y los observó con microscopía electrónica de Lorentz.

Xiuzhen Yu del Centro RIKEN de Ciencias de la Materia Emergente (CEMS), el primer autor del artículo, dice, "Es bien sabido en la naturaleza que los estímulos externos pueden desencadenar una transición estructural de cristales entre celosías tetragonales y hexagonales, y se había predicho que esto se vería también en texturas de espín topológicas. Fue muy satisfactorio poder demostrar que esta idea era realmente cierta, cuando fuimos testigos de los merons transformados en skyrmions mientras aumentamos cuidadosamente el campo magnético ".

Los experimentos hicieron, sin embargo, dar a los investigadores algunas sorpresas. Usando la muestra de placa delgada, experimentaron bajando la temperatura para ver cómo afectaría las texturas. Según Yu, "Descubrimos que los skyrmions eran muy robustos, duradera incluso cuando bajamos la temperatura de la placa delgada, pero los merones y antimerones eran mucho más sensibles, y se relajó en hélices giratorias a medida que bajaba la temperatura. Esto podría tener implicaciones para la manipulación de estas texturas en futuros dispositivos espintrónicos. En el futuro, planeamos hacer estudios utilizando no solo anisotropía magnética, pero también tensión local para controlar las texturas de los efectos ".