Антискирмион существует

Магнитный скирмион — квазичастица в магнитном материале, представляющая собой топологически устойчивый вихреподобный участок обратной намагниченности. В своей новой работе с помощью лоренцевской микроскопии физики из Германии смогли экспериментально подтвердить существование нового типа таких квазичастиц — антискирмионов, которое до этого предсказывалось лишь теоретически. Об этом рассказывает интернет издание N1.

Впервые модель скирмиона была предложена в 1962 году Тони Скайрмом для описания барионов. Его теория, в частности, предсказывала возможность образования магнитных скирмионов в магнитных материалах. Внутри скирмиона магнитный момент ориентирован в противоположном направлении по сравнению с остальным материалом. При этом теория предсказывала возможность образования еще одного типа скирмионов — антискирмионов. В отличие от других магнитных скирмионов они обладают квадрупольным моментом магнитного заряда, что делает их перспективными, например, для спинтроники. Однако до настоящего времени экспериментально такой тип скиримонов не наблюдался.

Для подтверждения существования антискирмиона немецкие ученые исследовали гейслеровские сплавы* нескольких составов на основе структуры Mn_1.4PtSn.

Лоренцевская просвечивающая электронная микроскопия показала, что при приложении внешнего магнитного поля в изученном материале действительно образуется гексагональная решетка антискирмионов. Они оказались устойчивыми при температурах до 350 кельвинов, при этом ожидается, что они существуют и при более высоких температурах вплоть до температуры Кюри (для исследованных гейслеровских сплавов она составляет около 400 кельвинов). При повороте поля структура антискирмионов искажалась, а ядро квазичастиц смещалось из центра ячейки.

Ученые утверждают, что возможность варьировать состав гейслеровских сплавов в дальнейшем позволит контролировать свойства антискирмионов за счет изменения симметрии кристаллической структуры или числа валентных электронов.

Полученные результаты, вероятно, помогут упростить методики управления движения скирмионами. Теоретические исследования предсказывают, что антискирмионы при приложении тока будут двигаться по прямой линии, в отличие от обычных скирмионов, которые движутся по кривым.

* Сплав Гейслера — тройное интерметаллическое соединение с химической формулой X₂YZ. Наиболее широко на практике используется сплав Гейслера вида Ni₂MnGa.