Một loại tinh thể mới buộc các nam châm nguyên tử xoắn theo những cách kỳ lạ. Các nhà nghiên cứu tại Đại học Bang Florida đã chế tạo một vật liệu tinh thể mới có khả năng khiến các mô men từ tính ở cấp độ nguyên tử hình thành các mẫu xoáy ổn định, được gọi là cấu trúc spin giống như skyrmion. Những cấu hình spin phức tạp này phát sinh từ sự thất bại cấu trúc và có tiềm năng lớn trong việc phát triển lưu trữ dữ liệu tiêu thụ năng lượng thấp, điện tử hiệu quả và công nghệ thông tin lượng tử nhờ vào sự ổn định và yêu cầu năng lượng tối thiểu để thao tác. Ở cấp độ nguyên tử, từ tính xuất phát từ spin nội tại của các electron, mà hành xử như những nam châm hướng nhỏ. Trong các vật liệu từ tính thông thường, các spin thường sắp xếp theo kiểu từ tính thuận (tất cả theo cùng một hướng) hoặc từ tính nghịch (thay phiên). Tuy nhiên, ở đây, các spin không thể giải quyết thành trật tự đơn giản và thay vào đó tổ chức thành các xoáy phức tạp, lặp lại. Bước đột phá này xuất phát từ việc kết hợp có chủ ý hai hợp chất liên quan chặt chẽ nhưng không tương thích về cấu trúc: MnCoGe (manganese-cobalt-germanium) và MnCoAs (manganese-cobalt-arsenic). Mặc dù germanium và arsenic là các nguyên tố láng giềng trong bảng tuần hoàn—khiến các hợp chất này hóa học tương tự—nhưng các đối xứng tinh thể khác nhau của chúng (hình lục giác/hình chữ nhật cho các biến thể MnCoGe so với hình chữ nhật cho MnCoAs) tạo ra các sở thích cấu trúc cạnh tranh khi hợp kim. Sự không khớp này tạo ra sự thất bại ở cấp độ mạng tinh thể, điều này chuyển thành sự thất bại từ tính, buộc các spin xoắn thành các mẫu không tầm thường mong muốn. Để xác minh những cấu trúc giống như skyrmion này, nhóm nghiên cứu đã sử dụng phương pháp tán xạ neutron tinh thể đơn trên thiết bị TOPAZ tại Nguồn Neutron Tán xạ của Phòng thí nghiệm Quốc gia Oak Ridge, xác nhận sự hiện diện của các sắp xếp spin xoáy ở cấp độ nano—lý tưởng cho việc tích hợp vào các thiết bị nhỏ gọn. Một lợi thế chính là khả năng điều khiển các mẫu này với năng lượng thấp, điều này có thể cho phép bộ nhớ từ tính siêu hiệu quả (ví dụ: ổ cứng mật độ cao, tiêu thụ năng lượng thấp) hoặc bảo vệ mạnh mẽ các trạng thái lượng tử. Khác với các nghiên cứu skyrmion trước đây, thường liên quan đến việc sàng lọc các vật liệu hiện có một cách thực nghiệm, công trình này đại diện cho một cách tiếp cận có lý trí, dựa trên thiết kế sử dụng "suy nghĩ hóa học" để nhắm đến các ranh giới thành phần cụ thể và dự đoán từ tính phức tạp xuất hiện.