En un estudio publicado recientemente en Nanotecnología de la naturaleza , un grupo de investigación dirigido por el Prof.Du Haifeng y el Dr. Tang Jin del Laboratorio de Alto Campo Magnético, Institutos de Ciencias Físicas de Hefei (HFIPS), informó un avance científico después de que encontraron paquetes de skyrmion, un nuevo miembro de la familia de estructuras magnéticas topológicas.

Con la ayuda de la microscopía electrónica de transmisión de Lorentz (Lorentz-TEM), el grupo de investigación aclaró, por primera vez, un tipo de cuasipartículas magnéticas con cargas topológicas arbitrarias Q, y luego se dio cuenta del movimiento dinámico impulsado por la corriente de los paquetes de skyrmion.

Skyrmion, una estructura magnética topológica quiral localizada similar a un vórtice, tiene el potencial de ser el portador de información aplicado en futuros dispositivos espintrónicos de alto rendimiento. La carga topológica es un parámetro fundamental de los dominios magnéticos y determina sus propiedades relacionadas con la topología. Entre las estructuras topológicas que incluyen skyrmions, merons, vórtice, y burbujas skyrmion, las cargas topológicas son ambas una o más pequeñas que una. Aunque la teoría ha propuesto "bolsas skyrmion" y "skyrmions de alto orden" como estructuras magnéticas topológicas multi-Q, sus observaciones experimentales siguen siendo esquivas.

Usando el enfoque de simulación micromagnética 3D, el grupo de investigación propuso una nueva estructura topológica 3D multi-Q, paquete de skyrmion. Las bolsas de Skyrmion persisten en el interior de tales objetos magnéticos y se convierten en skyrmions multi-Q de alto orden alrededor de la superficie. Los paquetes de Skyrmion fueron luego verificados experimentalmente por Lorentz-TEM invirtiendo el signo de campo de las fases iniciales mixtas de skyrmion-helix. Sus movimientos dinámicos impulsados ​​por la corriente también se exploraron más a fondo mediante imágenes magnéticas TEM in situ. Encontraron movimientos colectivos y dependencia de signos topológicos de los desplazamientos laterales de Hall de haces de skyrmion impulsados ​​por corrientes pulsadas de nanosegundos.

La observación de los paquetes de skyrmion en este estudio expande la carga de los miembros magnéticos topológicos de uno a valores enteros arbitrarios y arroja la diversidad en el zoológico magnético topológico. Los paquetes de Skyrmion pueden servir como portadores de información aplicados en distintos dispositivos espintrónicos, como la memoria de múltiples estados y la interconexión de información, y deberían allanar un nuevo campo de espintrónica topológica.