Les premières preuves expérimentales de la présence d’hopfions dans les cristaux ouvrent une nouvelle dimension aux technologies futures

Les hopfions, constructions de spin magnétiques prédites il y a des décennies, sont devenus un sujet de recherche brûlant et stimulant ces dernières années. Dans une étude publiée aujourd’hui dans Mother nature, les premières preuves expérimentales sont présentées par une collaboration de recherche suédo-allemande-chinoise.

« Nos résultats sont importants d’un place de vue fondamental et appliqué, car or truck un nouveau pont est apparu entre la physique expérimentale et la théorie mathématique abstraite, ce qui pourrait permettre aux hopfions de trouver une software en spintronique », explique Philipp Rybakov, chercheur au Département de physique. et astronomie à l’Université d’Uppsala, en Suède.

Une compréhension additionally approfondie du fonctionnement des différents composants des matériaux est importante pour le développement de matériaux innovants et de systems futures. Le domaine de recherche de la spintronique, par exemple, qui étudie le spin des électrons, a ouvert des possibilités prometteuses pour combiner l’électricité et le magnétisme des électrons pour des apps telles que la nouvelle électronique, and so forth.

Les skyrmions et hopfions magnétiques sont des buildings topologiques – des configurations de champ bien localisées qui ont été un sujet de recherche brûlant au cours de la dernière décennie en raison de leurs propriétés uniques semblables à celles des particules, qui en font des objets prometteurs pour les purposes spintroniques. Les skyrmions sont bidimensionnels, ressemblant à des cordes de variety vortex, tandis que les hopfions sont des constructions tridimensionnelles au sein d’un volume d’échantillon magnétique ressemblant à des cordes de skyrmions fermées et torsadées en forme d’anneau en forme de beignet dans le cas le furthermore simple.

Malgré des recherches approfondies ces dernières années, l’observation directe d’hopfions magnétiques n’a été rapportée que dans un matériau synthétique. Ce travail actuel constitue la première preuve expérimentale de tels états stabilisés dans un cristal de plaques de FeGe de variety B20 par microscopie électronique à transmission et holographie. Les résultats sont hautement reproductibles et en plein accord avec les simulations micromagnétiques. Les chercheurs fournissent une classification unifiée d’homotopie skyrmion-hopfion et offrent un aperçu de la diversité des solitons topologiques dans les aimants chiraux tridimensionnels.

Les résultats ouvrent de nouveaux domaines en physique expérimentale : identification d’autres cristaux dans lesquels les hopfions sont stables, étude de la manière dont les hopfions interagissent avec les courants électriques et de spin, la dynamique des hopfions, etcetera.

« Étant donné que l’objet est nouveau et que bon nombre de ses propriétés intéressantes restent à découvrir, il est difficile de faire des prédictions sur des programs spintroniques spécifiques. Cependant, nous pouvons spéculer que les hopfions pourraient être du plus grand intérêt lors de la mise à niveau vers la troisième dimension de presque toutes les technologies. en cours de développement avec des skyrmions magnétiques : mémoire de piste, calcul neuromorphique et qubits (unité de base de l’information quantique). Par rapport aux skyrmions, les hopfions ont un degré de liberté supplémentaire en raison de la tridimensionnalité et peuvent donc se déplacer en trois proportions plutôt qu’en deux, » explique Rybakov.