Un nouveau cristal force les aimants atomiques à se tordre de manière étrange. Des chercheurs de l'Université d'État de Floride ont conçu un nouveau matériau cristallin qui induit des moments magnétiques à l'échelle atomique à former des motifs cycloïdaux stables et tourbillonnants connus sous le nom de textures de spin de type skyrmion. Ces configurations de spin complexes résultent d'une frustration structurelle et promettent d'avancer le stockage de données à faible énergie, l'électronique efficace et les technologies de l'information quantique en raison de leur stabilité et de leurs exigences minimales en énergie pour la manipulation. Au niveau atomique, le magnétisme provient du spin intrinsèque des électrons, qui se comporte comme de petits aimants directionnels. Dans les matériaux magnétiques conventionnels, les spins s'alignent généralement de manière ferromagnétique (tous dans la même direction) ou antiferromagnétique (alternant). Ici, cependant, les spins ne peuvent pas se résoudre en un ordre simple et s'organisent plutôt en spirales complexes et répétitives. Cette avancée provient de la combinaison délibérée de deux composés étroitement liés mais structurellement incompatibles : MnCoGe (manganèse-cobalt-germanium) et MnCoAs (manganèse-cobalt-arsenic). Bien que le germanium et l'arsenic soient des éléments voisins dans le tableau périodique—rendant les composés chimiquement similaires—leurs symétries cristallines distinctes (hexagonale/orthorhombique pour les variantes de MnCoGe contre orthorhombique pour MnCoAs) créent des préférences structurelles concurrentes lorsqu'ils sont alliés. Ce décalage génère une frustration au niveau du réseau atomique, ce qui se traduit par une frustration magnétique, contraignant les spins à se tordre dans les motifs non triviaux souhaités. Pour vérifier ces textures de type skyrmion, l'équipe a utilisé la diffraction des neutrons sur monocristal à l'instrument TOPAZ au Spallation Neutron Source du Laboratoire National d'Oak Ridge, confirmant la présence d'arrangements de spin cycloïdaux à l'échelle nanométrique—idéal pour une intégration potentielle dans des dispositifs compacts. Un avantage clé est le contrôle à faible énergie de ces motifs, ce qui pourrait permettre une mémoire magnétique ultra-efficace (par exemple, des disques durs à plus haute densité et à faible consommation d'énergie) ou une protection robuste des états quantiques. Contrairement aux recherches antérieures sur les skyrmions, qui impliquaient souvent le dépistage empirique de matériaux existants, ce travail représente une approche rationnelle et axée sur la conception utilisant "la pensée chimique" pour cibler des limites compositionnelles spécifiques et prédire un magnétisme complexe émergent. [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). Textures de Spin de Type Skyrmion Émergentes dans le Matériau Dérivé de la Frustration Structurelle. Journal of the American Chemical Society, 147(47), 43550–43559. DOI: 10.1021/jacs.5c12764]