Un nuovo cristallo costringe i magneti atomici a ruotare in modi strani. I ricercatori della Florida State University hanno ingegnerizzato un nuovo materiale cristallino che induce i momenti magnetici a livello atomico a formare schemi cicloidali stabili e vorticosi noti come texture di spin simili a skyrmion. Queste intricate configurazioni di spin nascono da frustrazioni strutturali e offrono significative promesse per il progresso dello stoccaggio di dati a bassa energia, dell'elettronica efficiente e delle tecnologie dell'informazione quantistica grazie alla loro stabilità e ai minimi requisiti energetici per la manipolazione. A livello atomico, il magnetismo origina dallo spin intrinseco degli elettroni, che si comporta come piccoli magneti direzionali. Nei materiali magnetici convenzionali, gli spin si allineano tipicamente ferromagneticamente (tutti nella stessa direzione) o antiferromagneticamente (alternando). Qui, tuttavia, gli spin non possono risolversi in un ordine semplice e si organizzano invece in spirali complesse e ripetitive. La scoperta deriva dalla combinazione deliberata di due composti strettamente correlati ma strutturalmente incompatibili: MnCoGe (manganese-cobalto-germanio) e MnCoAs (manganese-cobalto-arsenico). Sebbene il germanio e l'arsenico siano elementi vicini nella tavola periodica—rendendo i composti chimicamente simili—le loro distinte simmetrie cristalline (esagonale/ortorombica per le varianti di MnCoGe rispetto all'ortorombica per MnCoAs) creano preferenze strutturali in competizione quando vengono legati. Questo disallineamento genera frustrazione a livello della rete atomica, che si traduce in frustrazione magnetica, costringendo gli spin a ruotare nei modelli non banali desiderati. Per verificare queste texture simili a skyrmion, il team ha impiegato la diffrazione di neutroni a cristallo singolo sull'istrumento TOPAZ presso la Spallation Neutron Source del Oak Ridge National Laboratory, confermando la presenza di disposizioni di spin cicloidali a livello nanometrico—ideali per una potenziale integrazione in dispositivi compatti. Un vantaggio chiave è il controllo a bassa energia di questi modelli, che potrebbe abilitare memorie magnetiche ultra-efficienti (ad es., hard disk a densità più alta e a minore consumo energetico) o una robusta protezione degli stati quantistici. A differenza delle ricerche precedenti sugli skyrmion, che spesso comportavano la selezione empirica di materiali esistenti, questo lavoro rappresenta un approccio razionale e guidato dal design utilizzando il "pensiero chimico" per mirare a specifici confini composizionali e prevedere il magnetismo complesso emergente. [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). Texture di Spin Simili a Skyrmion Emergenti nel Materiale Derivato dalla Frustrazione Strutturale. Journal of the American Chemical Society, 147(47), 43550–43559. DOI: 10.1021/jacs.5c12764]