Ein neuer Kristall zwingt atomare Magneten dazu, sich auf seltsame Weise zu verdrehen. Forscher der Florida State University haben ein neuartiges kristallines Material entwickelt, das atomare magnetische Momente dazu bringt, stabile, wirbelnde, zykloide Muster zu bilden, die als skyrmionartige Spin-Texturen bekannt sind. Diese komplexen Spin-Konfigurationen entstehen aus struktureller Frustration und bieten vielversprechende Möglichkeiten zur Verbesserung der energieeffizienten Datenspeicherung, effizienter Elektronik und Quanteninformationstechnologien aufgrund ihrer Stabilität und des minimalen Energiebedarfs für die Manipulation. Auf atomarer Ebene stammt der Magnetismus von dem intrinsischen Spin der Elektronen, der sich wie winzige gerichtete Magneten verhält. In herkömmlichen magnetischen Materialien richten sich die Spins typischerweise ferromagnetisch (alle in die gleiche Richtung) oder antiferromagnetisch (abwechselnd) aus. Hier jedoch können sich die Spins nicht in eine einfache Ordnung auflösen und organisieren sich stattdessen in komplexe, sich wiederholende Spiralen. Der Durchbruch resultiert aus der absichtlichen Kombination von zwei eng verwandten, aber strukturell inkompatiblen Verbindungen: MnCoGe (Mangan-Kobalt-Germanium) und MnCoAs (Mangan-Kobalt-Arsen). Obwohl Germanium und Arsen benachbarte Elemente im Periodensystem sind – was die Verbindungen chemisch ähnlich macht – erzeugen ihre unterschiedlichen Kristallsymmetrien (hexagonal/orthorhombisch für MnCoGe-Varianten im Vergleich zu orthorhombisch für MnCoAs) konkurrierende strukturelle Präferenzen, wenn sie legiert werden. Diese Diskrepanz erzeugt Frustration auf der Ebene des atomaren Gitters, die sich in magnetische Frustration übersetzt und die Spins zwingt, sich in die gewünschten nicht-trivialen Muster zu verdrehen. Um diese skyrmionartigen Texturen zu verifizieren, verwendete das Team die Einzelkristall-Neutronenbeugung am TOPAZ-Instrument der Spallation Neutron Source des Oak Ridge National Laboratory, um die Anwesenheit von zykloiden Spin-Anordnungen auf Nanoskala zu bestätigen – ideal für eine potenzielle Integration in kompakte Geräte. Ein wesentlicher Vorteil ist die energieeffiziente Kontrolle dieser Muster, die ultra-effizienten magnetischen Speicher (z. B. höhere Dichte, energieärmere Festplatten) oder einen robusten Schutz von Quanten-Zuständen ermöglichen könnte. Im Gegensatz zu früheren Skyrmion-Forschungen, die oft empirisch bestehende Materialien untersuchten, stellt diese Arbeit einen rationalen, designorientierten Ansatz dar, der "chemisches Denken" nutzt, um spezifische Zusammensetzungsgrenzen anzusprechen und aufkommenden komplexen Magnetismus vorherzusagen. [Wang, Y., Campbell, I., Tener, Z. P., Clark, J. K., Graterol, J., Rogalev, A., Wilhelm, F., Zhang, H., Long, Y., Dronskowski, R., Wang, X., & Shatruk, M. (2025). Skyrmionartige Spin-Texturen, die aus struktureller Frustration entstehen. Journal of the American Chemical Society, 147(47), 43550–43559. DOI: 10.1021/jacs.5c12764]