En ny krystall tvinger atommagneter til å vri seg på merkelige måter. Forskere ved Florida State University har utviklet et nytt krystallinsk materiale som induserer magnetiske momenter i atomskala for å danne stabile, virvlende sykloidale mønstre kjent som skyrmion-lignende spinnteksturer. Disse intrikate spinnkonfigurasjonene oppstår som følge av strukturell frustrasjon og har betydelig potensial for å fremme lavenergidatalagring, effektiv elektronikk og kvanteinformasjonsteknologier på grunn av deres stabilitet og minimale energibehov for manipulering. På atomnivå stammer magnetisme fra elektronenes iboende spinn, som oppfører seg som små retningsbestemte magneter. I konvensjonelle magnetiske materialer justerer spinnene seg vanligvis ferromagnetisk (alle i samme retning) eller antiferromagnetisk (vekslende). Her kan spinnene imidlertid ikke løses opp i enkel rekkefølge, men organiseres i stedet i komplekse, gjentakende spiraler. Gjennombruddet skyldes bevisst å kombinere to nært beslektede, men strukturelt inkompatible forbindelser: MnCoGe (mangan-kobolt-germanium) og MnCoAs (mangan-kobolt-arsen). Selv om germanium og arsen er nabogrunnstoffer i periodesystemet – noe som gjør forbindelsene kjemisk like – skaper deres distinkte krystallsymmetrier (heksagonale/ortorhombiske for MnCoGe-varianter versus ortorhombiske for MnCoA) konkurrerende strukturelle preferanser når de legeres. Denne mismatchen skaper frustrasjon på atomgitternivå, noe som oversettes til magnetisk frustrasjon, og tvinger spinnene til å vri seg inn i de ønskede ikke-trivielle mønstrene. For å verifisere disse skyrmion-lignende teksturene brukte teamet enkeltkrystall-nøytrondiffraksjon på TOPAZ-instrumentet ved Oak Ridge National Laboratorys Spallation Neutron Source, og bekreftet tilstedeværelsen av sykloidale spinnarrangementer på nanoskala—ideelt for potensiell integrasjon i kompakte enheter. En viktig fordel er lavenergikontroll av disse mønstrene, som kan muliggjøre ultraeffektivt magnetisk minne (f.eks. harddisker med høyere tetthet, lavere strømforbruk) eller robust beskyttelse av kvantetilstander. I motsetning til tidligere Skyrmion-forskning, som ofte involverte empirisk screening av eksisterende materialer, representerer dette arbeidet en rasjonell, designdrevet tilnærming som bruker «kjemisk tenkning» for å målrette spesifikke sammensetningsgrenser og forutsi emergent kompleks magnetisme. [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). Skyrmion-lignende spinnteksturer som oppstår i materialet og stammer fra strukturell frustrasjon. Journal of the American Chemical Society, 147(47), 43550–43559. DOI: 10.1021/jacs.5c12764]