Os cientistas têm, pela primeira vez, observaram uma rede quadrada de mérons e antímeros - minúsculos vórtices magnéticos e antivórtices que se formam em uma placa fina do ímã helicoidal Co ₈ Zn ₉ Mn ₃ . Ao variar finamente um campo magnético aplicado perpendicularmente à placa fina, os pesquisadores foram capazes de induzir uma transformação entre a rede quadrada de merons-antímeros e uma rede hexagonal de skyrmions, outra forma de vórtice que é topologicamente diferente de merons e antímeros.

A capacidade de manipular texturas de spin em escala nanométrica, como merons e skyrmions, é a chave para o desenvolvimento da spintrônica - dispositivos eletrônicos de última geração com baixo consumo de energia. O segredo para seu baixo consumo de energia é que eles fazem uso da textura de spin topológica - uma propriedade que surge quando os elétrons interagem em um sólido.

Para realizar os experimentos, publicado em Natureza , o grupo usou uma amostra magnética fina feita de uma liga de cobalto, zinco, e manganês, Co ₈ Zn ₉ Mn ₃ , que é conhecido como um ímã quiral. Eles usaram um campo magnético extremamente fraco para induzir os minúsculos vórtices a se formarem na amostra fina, e os observou com microscopia eletrônica de Lorentz.

Xiuzhen Yu do RIKEN Center for Emergent Matter Science (CEMS), o primeiro autor do artigo, diz, "É bem conhecido na natureza que estímulos externos podem desencadear uma transição estrutural de cristais entre as redes tetragonal e hexagonal, e havia sido previsto que isso seria visto também em texturas de spin topológicas. Foi muito gratificante poder mostrar que essa ideia era realmente verdadeira, quando testemunhamos os merons transformados em skyrmions enquanto aumentávamos cuidadosamente o campo magnético. "

Os experimentos fizeram, Contudo, dar aos pesquisadores algumas surpresas. Usando a amostra de placa fina, eles experimentaram baixar a temperatura para ver como isso afetaria as texturas. De acordo com Yu, "Descobrimos que os skyrmions eram muito robustos, durando mesmo quando baixamos a temperatura da placa fina, mas os mérons e antímeros eram muito mais sensíveis, e relaxou em hélices de giro à medida que a temperatura caía. Isso pode ter implicações para a manipulação dessas texturas em futuros dispositivos spintrônicos. No futuro, planejamos fazer estudos usando não apenas anisotropia magnética, mas também tensão local para controlar texturas de rotação. "