Los 'defectos topológicos' se forman cuando se rompe la simetría de un material magnético. Las paredes de dominio (DW) son un tipo de defecto topológico que separa regiones de diferentes orientaciones magnéticas. Un fenómeno ampliamente estudiado, la manipulación de estos defectos tiene aplicaciones potenciales en dispositivos de almacenamiento de memoria de alto rendimiento, dispositivos de procesamiento de energía, y computación cuántica.

Recientemente, La posibilidad de otros defectos topológicos incrustados o combinados con los DW ha llamado la atención por sus posibles aplicaciones en diferentes campos de la física. Algunos ejemplos de estos "defectos dentro de los defectos" son DW skyrmions y DW bimerons. Si bien los modelos teóricos han respaldado la existencia de estos defectos, no se han observado previamente de forma experimental.

En un nuevo estudio publicado en Comunicaciones de la naturaleza , Profesor asociado Masahiro Nagao de la Universidad de Nagoya, Japón, y sus colegas utilizaron microscopía electrónica de transmisión de Lorentz (LTEM) para visualizar estos defectos. Pudieron hacerlo pasando electrones y observando sus desviaciones a través de una delgada película magnética. Los defectos topológicos se observaron como pares contrastantes de áreas brillantes y oscuras. Usando esta técnica, el equipo obtuvo imágenes de defectos topológicos en una película delgada magnética quiral hecha de cobalto, zinc, y manganeso.

Inicialmente, los investigadores observaron un solo defecto DW cuando la película no estaba magnetizada. Al magnetizar la película pasando un campo magnético perpendicular a ella, pudieron observar el desarrollo de dos tipos de DW. Los DW convencionales se veían como líneas negras, mientras que las cadenas de bimerones DW se vieron como puntos elípticos brillantes en las imágenes de LTEM. Estos dos tipos de DW aparecieron alternativamente y en parejas. Los investigadores notaron que estos DW aumentaron a medida que aumentaba la fuerza del campo magnético y finalmente desaparecieron después de que se alcanzó un cierto umbral. Para confirmar su descubrimiento, los investigadores utilizaron la ecuación de transporte de intensidad para obtener las distribuciones magnéticas que revelaron magnetizaciones opuestas en ambos lados de la cadena de DW, confirmando que son bimerones DW.

Los investigadores propusieron una explicación de estos defectos y su mecanismo de formación. Nagao dice, "En nuestras películas delgadas de imanes quirales, mostramos bimerones encadenados y aislados que desempeñan el papel de DW y están unidos a ellos respectivamente, que se realizan no solo por el componente de anisotropía magnética en el plano, sino también por la combinación de la interacción Dzyaloshinskii-Moriya, anisotropía magnética fuera del plano, interacción dipolar, y efecto Zeeman ".

Los hallazgos del equipo arrojan luz sobre los defectos topológicos en los imanes quirales y tienen implicaciones en los campos de la física relacionados con la topología. que van desde escalas de longitud cosmológica hasta materia condensada.