Dagens värld, snabbt förändras på grund av "big data", är inkapslad i biljoner små magnetiska föremål - magnetiska bitar - som var och en lagrar en bit data i magnetiska diskenheter. En grupp forskare från Max Planck-instituten i Halle och Dresden har upptäckt en ny typ av magnetiskt nanoobjekt i ett nytt material som skulle kunna fungera som en magnetisk bit med cloaking-egenskaper för att göra en magnetisk diskenhet utan rörliga delar - en racerbana Minne - en verklighet inom en snar framtid.

De flesta digitala data lagras i molnet som magnetiska bitar i ett enormt antal magnetiska diskenheter. Under de senaste decennierna har dessa magnetiska bitar krympt i många storleksordningar, nå gränser där gränserna för dessa magnetiska områden kan ha speciella egenskaper. I vissa speciella material kan dessa gränser - "magnetiska domänväggar" - beskrivas som topologiska. Vad detta betyder är att dessa väggar kan tänkas ha en speciell magisk mantel - vad som av forskare kallas "topologiskt skydd". En viktig konsekvens är att sådana magnetiska väggar är mer stabila mot störningar än liknande magnetiska bitar utan topologiskt skydd som bildas i konventionella magnetiska material. Således, dessa "topologiska" magnetiska objekt kan vara särskilt användbara för att lagra "1":or och "0":or, de grundläggande delarna av digital data.

Ett sådant föremål är en "magnetisk skyrmion" som är en liten magnetisk region, kanske tiotals till hundratals atomer breda, separerade från ett omgivande magnetiskt område av en kiral domänvägg. Tills nyligen har bara en typ av skyrmion hittats där den är omgiven av en kiral domänvägg som tar samma form i alla riktningar. Men det har förekommit förutsägelser om flera andra typer av skyrmioner som ännu inte observerats. Nu i en tidning publicerad i Natur , forskare från Prof. Stuart Parkins NISE-avdelning vid Max Planck Institute for Microstructure Physics i Halle, Tyskland, har hittat en andra klass av skyrmioner, vad som kallas "anti-skyrmions", i material som syntetiserats i professor Claudia Felsers fasta tillståndskemiavdelning vid Max Planck-institutet för CPFS, Dresden, Tyskland.

Forskarna från Halle och Dresden har hittat dessa små magnetiska föremål i en speciell klass av mångsidiga magnetiska föreningar som kallas Heusler-föreningar som Claudia Felser och hennes kollegor har utforskat mycket under de senaste 20 åren. Av dessa Heusler-föreningar, en liten delmängd har precis rätt kristallsymmetri för att tillåta möjligheten att bilda anti-skyrmioner men inte skyrmioner. Med hjälp av ett mycket känsligt transmissionselektronmikroskop vid Max Planck Institute for Microstructure Physics, Halle, som modifierades speciellt för att möjliggöra detektering av små magnetiska moment, anti-skyrmioner skapades och upptäcktes över ett brett spektrum av temperaturer och magnetfält. Viktigast, anti-skyrmions, både i ordnade arrayer och som isolerade objekt, kunde ses även vid rumstemperatur och i noll magnetfält.

Skyrmions speciella cloaking-egenskaper gör dem av stort intresse för en radikalt ny form av solid state-minne - Racetrack Memory - som föreslogs av Stuart Parkin för ett decennium sedan. I Racetrack Memory kodas digital data i magnetiska domänväggar som är tätt packade inuti nanoskopiska magnetiska ledningar. En av de unika egenskaperna hos Racetrack Memory, som är skild från alla andra minnen, är att väggarna flyttas runt själva nanotrådarna med hjälp av nya upptäckter inom spin-orbitronik. Mycket korta strömpulser flyttar alla domänväggar bakåt och framåt längs nanotrådarna. Väggarna - de magnetiska bitarna - kan läsas och skrivas av enheter som är inbyggda direkt i själva nanotrådarna, och eliminerar därmed alla mekaniska delar. Topologiskt skyddade magnetiska väggar är mycket lovande för Racetrack Memory.

Således, anti-skyrmions kan komma till Racetrack Memory snart! Att gå längre än anti-skyrmioner är nästa mål förverkligandet av en tredje klass av skyrmioner - antiferromagnetiska skyrmioner - som är små magnetiska föremål som faktiskt inte har något nettomagnetiskt moment. De är magnetiskt nästan osynliga men har unika egenskaper som gör dem av stort intresse.