Los lúpulos, estructuras de espín magnético predichas hace décadas, se han convertido en un tema de investigación candente y desafiante en los últimos años. En un estudio publicado en Nature , la primera evidencia experimental la presenta una colaboración de investigación sueco-alemana-china.
"Nuestros resultados son importantes tanto desde un punto de vista fundamental como aplicado, ya que ha surgido un nuevo puente entre la física experimental y la teoría matemática abstracta, lo que podría llevar a que los lúpulos encuentren una aplicación en la espintrónica", afirma Philipp Rybakov, investigador del Departamento de Física. y Astronomía en la Universidad de Uppsala, Suecia.
Una comprensión más profunda de cómo funcionan los diferentes componentes de los materiales es importante para el desarrollo de materiales innovadores y tecnologías futuras. Por ejemplo, el campo de investigación de la espintrónica, que estudia el espín de los electrones, ha abierto posibilidades prometedoras para combinar la electricidad y el magnetismo de los electrones para aplicaciones como la nueva electrónica.
Los skyrmions y hopfions magnéticos son estructuras topológicas:configuraciones de campo bien localizadas que han sido un tema candente de investigación durante la última década debido a sus propiedades únicas similares a las de las partículas, que las convierten en objetos prometedores para aplicaciones espintrónicas.
Los skyrmions son bidimensionales y se asemejan a cuerdas en forma de vórtice, mientras que los hopfions son estructuras tridimensionales dentro de un volumen de muestra magnético que se asemejan a cuerdas de skyrmion cerradas y retorcidas en forma de anillo en forma de donut en el caso más simple.
A pesar de una extensa investigación en los últimos años, la observación directa de lúpulos magnéticos sólo se ha informado en material sintético. Este trabajo actual es la primera evidencia experimental de tales estados estabilizados en un cristal de placas de FeGe tipo B20 mediante microscopía electrónica de transmisión y holografía.
Los resultados son altamente reproducibles y concuerdan plenamente con las simulaciones micromagnéticas. Los investigadores proporcionan una clasificación unificada de homotopía skyrmion-hopfion y ofrecen información sobre la diversidad de solitones topológicos en imanes quirales tridimensionales.
Los hallazgos abren nuevos campos en la física experimental:identificar otros cristales en los que los lúpulos son estables, estudiar cómo interactúan los lúpulos con las corrientes eléctricas y de espín, la dinámica del lúpulo y más.
"Dado que el objeto es nuevo y muchas de sus propiedades interesantes aún están por descubrir, es difícil hacer predicciones sobre aplicaciones espintrónicas específicas. Sin embargo, podemos especular que los hopfiones pueden ser de mayor interés al actualizar a la tercera dimensión de casi cualquier tecnología. se están desarrollando con skyrmions magnéticos:memoria de carreras, computación neuromórfica y qubits", explica Rybakov.
"En comparación con los skyrmions, los hopfions tienen un grado adicional de libertad debido a su tridimensionalidad y, por lo tanto, pueden moverse en tres dimensiones en lugar de dos."
Más información: Nikolai Kiselev, Anillos de Hopfion en un imán quiral cúbico, Naturaleza (2023). DOI:10.1038/s41586-023-06658-5. www.nature.com/articles/s41586-023-06658-5
Información de la revista: Naturaleza
Proporcionado por la Universidad de Uppsala
