Uma restrição sobre o tipo de materiais que podem hospedar redemoinhos magnéticos em nanoescala, conhecidos como skyrmions, foi levantada por experimentalistas da RIKEN. Isso irá expandir significativamente a gama de materiais em que os skyrmions podem ser criados, tornando-os ainda mais atraentes para uso em dispositivos de armazenamento de dados de baixo consumo de energia.

Descoberto pela primeira vez há pouco mais de uma década, skyrmions são altamente promissores para aplicação em baixa potência, armazenamento de alta densidade e transferência de dados. Eles estão atraindo cada vez mais interesse, e há previsões de que os primeiros dispositivos comerciais baseados em skyrmion começarão a aparecer em cerca de dez anos.

Contudo, até recentemente, skyrmions foram observados apenas em interfaces e em uma classe especial de materiais cujas estruturas cristalinas careciam de um centro de simetria. Ano passado, uma equipe liderada pela RIKEN conseguiu criá-los em um material que tinha um centro de simetria, aumentando a gama de materiais que poderiam hospedar skyrmions. Eles foram capazes de fazer isso porque seu material possuía uma propriedade conhecida como frustração geométrica, onde a geometria de um material impede que o sistema adote o estado de energia mais baixo possível em baixas temperaturas.

Agora, Shinichiro Seki e Nguyen Duy Khanh do RIKEN Center for Emergent Matter Science e seus colegas de trabalho deram um passo adiante e mostraram que skyrmions podem ser criados mesmo em materiais centrossimétricos que carecem de frustração geométrica. Eles criaram uma matriz quadrada de skyrmions com menos de 2 nanômetros de diâmetro - os menores skyrmions criados até agora em um único material - no ímã tetragonal centrosimétrico GdRu2Si2.

Esta demonstração expande ainda mais a gama de materiais em que os skyrmions podem ser hospedados. "Os compostos intermetálicos de terras raras são uma classe muito ampla de materiais, "diz Nguyen." Nossa descoberta significa que skyrmions podem ser criados em muitos compostos - eles não estão mais restritos a uma classe muito limitada de material. "

Uma vez que a frustração geométrica entra em ação apenas em temperaturas muito baixas, a descoberta de que não é necessário para gerar skyrmions aumenta a possibilidade de que eles possam ser formados à temperatura ambiente, o que será um grande impulso para seu uso em aplicativos. "Agora estamos procurando um novo sistema que tenha uma temperatura de ordem magnética próxima à temperatura ambiente ou até acima, "diz Nguyen.

Depois de um encontro fortuito em uma conferência no ano passado, a equipe tem colaborado com teóricos da Universidade de Tóquio para descobrir o mecanismo que permite que skyrmions sejam criados sem frustração geométrica. "Ficamos muito surpresos ao saber que eles estão trabalhando no problema e que seus resultados teóricos concordam muito bem com nossos resultados experimentais, "Notas de Nguyen.