Kristal baru memaksa magnet atom untuk berputar dengan cara yang aneh. Para peneliti di Florida State University telah merekayasa bahan kristal baru yang menginduksi momen magnetik skala atom untuk membentuk pola sikloidal yang stabil dan berputar-putar yang dikenal sebagai tekstur putaran seperti skyrmion. Konfigurasi putaran yang rumit ini muncul dari frustrasi struktural dan menjanjikan secara signifikan untuk memajukan penyimpanan data berenergi rendah, elektronik yang efisien, dan teknologi informasi kuantum karena stabilitas dan kebutuhan energi minimal untuk manipulasi. Pada tingkat atom, magnet berasal dari putaran intrinsik elektron, yang berperilaku seperti magnet terarah kecil. Dalam bahan magnetik konvensional, putaran biasanya sejajar secara feromagnetik (semuanya ke arah yang sama) atau antiferomagnetik (bolak-balik). Di sini, bagaimanapun, putaran tidak dapat diselesaikan menjadi urutan sederhana dan sebaliknya diatur menjadi spiral yang kompleks dan berulang. Terobosan ini berasal dari sengaja menggabungkan dua senyawa yang terkait erat tetapi tidak kompatibel secara struktural: MnCoGe (mangan-kobalt-germanium) dan MnCoAs (mangan-kobalt-arsenik). Meskipun germanium dan arsenik adalah unsur tetangga dalam tabel periodik—membuat senyawa secara kimiawi serupa—simetri kristal mereka yang berbeda (heksagonal/ortorhombik untuk varian MnCoGe versus ortorhombik untuk MnCoA) menciptakan preferensi struktural yang bersaing ketika dipadukan. Ketidakcocokan ini menghasilkan frustrasi pada tingkat kisi atom, yang diterjemahkan menjadi frustrasi magnetik, memaksa putaran untuk berputar menjadi pola non-sepele yang diinginkan. Untuk memverifikasi tekstur seperti skyrmion ini, tim menggunakan difraksi neutron kristal tunggal pada instrumen TOPAZ di Oak Ridge National Laboratory's Spallation Neutron Source, mengkonfirmasi keberadaan pengaturan spin sikloidal pada skala nano—ideal untuk integrasi potensial ke dalam perangkat kompak. Keuntungan utamanya adalah kontrol energi rendah dari pola-pola ini, yang dapat memungkinkan memori magnetik ultra-efisien (misalnya, hard drive dengan kepadatan lebih tinggi, daya lebih rendah) atau perlindungan yang kuat dari keadaan kuantum. Tidak seperti penelitian skyrmion sebelumnya, yang sering melibatkan penyaringan bahan yang ada secara empiris, pekerjaan ini mewakili pendekatan rasional yang digerakkan oleh desain menggunakan "pemikiran kimia" untuk menargetkan batas-batas komposisi tertentu dan memprediksi magnet kompleks yang muncul. [Wang, Y., Campbell, I., Tener, ZP, Clark, JK, Graterol, J., Rogalev, A., Wilhelm, F., Zhang, H., Long, Y., Dronskowski, R., Wang, X., & Shatruk, M. (2025). Tekstur putaran seperti Skyrmion yang muncul dalam bahan yang berasal dari frustrasi struktural. Jurnal Masyarakat Kimia Amerika, 147(47), 43550–43559. DOI: 10.1021/jacs.5c12764]