Painel superior:configuração de rotação de um skyrmion. Painel inferior:mosaico de Voronoi de configurações representativas da rede skyrmion no sólido, as fases hexática e líquida respectivamente. Crédito:Huang Ping (Universidade Xi'an Jiaotong)
A introdução da topologia, um ramo da matemática com foco nas propriedades de 'nós, 'na física inspirou conceitos revolucionários, como fases topológicas da matéria e transições de fase topológica, que resultou no Prêmio Nobel de Física em 2016.
Skyrmions magnéticos, giram "nano-tornados" em homenagem ao físico de partículas Tony Skyrme, com topologia única (configurações de enrolamento), têm atraído cada vez mais atenção na última década devido à sua importância na física fundamental e suas aplicações promissoras no armazenamento magnético de próxima geração. Esses nano-tornados, também conhecido como quase-partículas (em contraste com partículas de matéria real como átomos e elétrons), pode formar estruturas cristalinas, isto é, eles se organizam de maneira periódica e simétrica, da mesma forma que os átomos em um cristal de quartzo.
A partir de experiências da vida cotidiana, estamos cientes de que um sólido cristalino, como gelo, pode derreter com o aquecimento. Pode-se também ter notado que todas essas transições de fusão acontecem em uma única etapa, isto é, do estado sólido diretamente para o estado líquido. Na estrutura da transição de fase topológica em um cristal muito fino, Contudo, um processo de fusão pode levar duas etapas, por meio de uma fase topológica chamada fase hexática. Como é essa fase topológica, e como esse processo de derretimento acontece?
Agora, Os físicos da EPFL encontraram uma maneira de visualizar todo o processo de fusão, como relatado recentemente em Nature Nanotechnology . Pesquisadores do Laboratório de Magnetismo Quântico (LQM), Laboratório de Microscopia Ultra-rápida e Espalhamento de Elétrons (LUMES), Center Interdisciplinaire de Microscopie Électronique (CIME) e Crystal Growth Facility demonstraram que os cristais skyrmion no composto Cu 2 OSeO 3 pode ser derretido variando o campo magnético em duas etapas, com cada etapa associada a um tipo específico de defeitos topológicos.
Os pesquisadores usaram uma técnica de ponta chamada Microscopia Eletrônica de Transmissão de Lorentz (LTEM), que pode criar imagens de texturas magnéticas em resolução nanométrica para visualizar skyrmions embutidos em uma placa muito fina de Cu 2 OSeO 3 cristal a -250 graus Celsius. Eles gravaram imagens e vídeos massivos ao variar o campo magnético. Por análise quantitativa abrangente, duas novas fases, a fase hexática do skyrmion e a fase líquida do skyrmion, foram demonstrados. Novas fases da matéria muitas vezes trazem oportunidades de novas funcionalidades, e este trabalho, vendo-os claramente, abre o caminho para mais pesquisa e desenvolvimento.
