Magnetisk bimeron är en topologisk spinnstruktur med partikelliknande egenskaper, som kan existera i kirala magneter med magnetisk anisotropi i planet. Den magnetiska bimeronen med topologisk laddning av en kan betraktas som en motsvarighet till den magnetiska skyrmionen i vinkelrätt magnetiserade system. Än så länge, studierna om magnetiska bimeroner fokuserar på de ferromagnetiska systemen. Dynamiken hos bimeronen i antiferromagneter är fortfarande svårfångad.

Nyligen, ett internationellt forskarlag från Kina, Japan, och Australien studerade teoretiskt dynamiken i antiferromagnetiska bimeroner. De förutspådde stabiliseringen av de isolerade bimeronerna i antiferromagneter och visade numeriskt skapandet och ströminducerad rörelse av en isolerad bimeron i den antiferromagnetiska tunna filmen. De avslöjade också att rörelsen hos en antiferromagnetisk bimeron inducerad av växelströmmar lyder den välkända Duffing-ekvationen, som beskriver svängningen av ett föremål med en massa under inverkan av olinjära återställande krafter. För ett olinjärt system, kaotiskt beteende kan hittas. Genom att beräkna bifurkationsdiagram och Lyapunov-exponenter, det visar sig att de periodiska och kaotiska rörelserna uppträder med intervaller när dämpningskonstanten och drivströmtätheten varieras. Resultaten är användbara för att förstå bimeronfysik i antiferromagneter och kan ge riktlinjer för att bygga spintroniska enheter baserade på bimeroner.

Resultaten har publicerats i tidskriften Fysiska granskningsbrev , i en uppsats av professor Yan Zhou's Group från The Chinese University of Hong Kong, Shenzhen, och fyra medarbetare från Sichuan Normal University, Kina, Tokyos universitet, Japan, Shinshu University, Japan, och University of New South Wales, Australien.

"På grund av spinstrukturens egenskaper hos antiferromagneter, antiferromagnetiska spinnstrukturer har en rikare dynamik än ferromagnetiska, " säger herr Laichuan Shen, en forskare vid The Chinese University of Hong Kong, Shenzhen, och studiens första författare. "Vi använder spinnströmmen för att skapa den antiferromagnetiska bimeronen, och att köra den i en hastighet av några kilometer per sekund utan någon tvärgående drift. Också, vi finner att när en växelström appliceras för att driva den antiferromagnetiska bimeronen, dess rörelseekvation är den välkända Duffing-ekvationen, och dess rörelsebeteende är kaotiskt för vissa parametervärden."

"Eftersom i antiferromagneter med två subgitter är Magnus-kraften helt upphävd, kan den antiferromagnetiska bimeronen röra sig direkt längs den applicerade strömmen, vilket kan vara avgörande för spintronic-enheter. Dessutom, det kaotiska beteendet hos dessa bimeroner i närvaro av växelströmsdrift i lågdämpande antiferromagneter kan vara fördelaktigt för stokastiska applikationer, såsom neuromorfisk datoranvändning, " förklarar Dr Oleg A. Tretiakov, universitetslektor vid University of New South Wales, och medförfattaren till denna studie.

"Den antiferromagnetiska bimeronen är möjlig att använda som Duffing -oscillatorn, och förslaget om en sådan antiferromagnetisk spin-textur kan potentiellt skapa många spännande möjligheter för det framväxande området, " förklarar Prof. Yan Zhou, docent vid det kinesiska universitetet i Hong Kong, Shenzhen, och motsvarande författare till studien.

"Under de senaste 10 åren, de flesta studier inom området har fokuserat på skyrmioner i ferromagnetiska material, medan skyrmioner och andra topologiska spinntexturer också kan existera i antiferromagnetiska material. Vårt arbete visar att de antiferromagnetiska topologiska spinntexturerna kan vara lika användbara som ferromagnetiska, " säger professor Guoping Zhao, Professor vid Sichuan Normal University, och den andra motsvarande författaren till studien.