Nowy kryształ zmusza atomowe magnesy do dziwnego skręcania. Naukowcy z Florida State University opracowali nowy materiał krystaliczny, który indukuje tworzenie stabilnych, wirujących cykloidalnych wzorów spinowych znanych jako tekstury spinowe przypominające skyrmiony. Te skomplikowane konfiguracje spinowe wynikają z frustracji strukturalnej i mają znaczną obietnicę w zakresie zaawansowanego przechowywania danych o niskim zużyciu energii, wydajnej elektroniki i technologii informacji kwantowej z powodu swojej stabilności i minimalnych wymagań energetycznych do manipulacji. Na poziomie atomowym magnetyzm pochodzi z wewnętrznego spinu elektronów, który zachowuje się jak małe magnesy kierunkowe. W konwencjonalnych materiałach magnetycznych spiny zazwyczaj układają się ferromagnetycznie (wszystkie w tym samym kierunku) lub antyferromagnetycznie (naprzemiennie). Tutaj jednak spiny nie mogą rozwiązać się w prosty porządek i zamiast tego organizują się w złożone, powtarzające się spirale. Przełom wynika z celowego połączenia dwóch blisko spokrewnionych, ale strukturalnie niekompatybilnych związków: MnCoGe (mangan-miedź-german) i MnCoAs (mangan-miedź-arsen). Chociaż german i arsen są sąsiadującymi pierwiastkami w układzie okresowym—co sprawia, że związki te są chemicznie podobne—ich różne symetrie krystaliczne (heksagonalna/ortorhombiczna dla wariantów MnCoGe w porównaniu do ortorhombicznej dla MnCoAs) tworzą konkurencyjne preferencje strukturalne podczas stopowania. Ta niezgodność generuje frustrację na poziomie sieci atomowej, co przekłada się na frustrację magnetyczną, zmuszając spiny do skręcania się w pożądane nietrywialne wzory. Aby zweryfikować te tekstury przypominające skyrmiony, zespół zastosował dyfrakcję neutronów w pojedynczych kryształach na instrumencie TOPAZ w Spallation Neutron Source w Oak Ridge National Laboratory, potwierdzając obecność cykloidalnych układów spinowych na poziomie nanoskalowym—idealnych do potencjalnej integracji w kompaktowych urządzeniach. Kluczową zaletą jest niskonakładowa kontrola tych wzorów, co mogłoby umożliwić ultraefektywną pamięć magnetyczną (np. dyski twarde o wyższej gęstości i niższym zużyciu energii) lub solidną ochronę stanów kwantowych. W przeciwieństwie do wcześniejszych badań nad skyrmionami, które często polegały na empirycznym badaniu istniejących materiałów, ta praca reprezentuje racjonalne, projektowe podejście wykorzystujące "myślenie chemiczne" do celowania w konkretne granice kompozycyjne i przewidywania pojawiającego się złożonego magnetyzmu. [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). Tekstury Spinowe Przypominające Skyrmiony Pojawiające się w Materiale Pochodzącym z Frustracji Strukturalnej. Journal of the American Chemical Society, 147(47), 43550–43559. DOI: 10.1021/jacs.5c12764]