05 de novembro de 2025 – Cientistas demonstraram que campos magnéticos aplicados no plano de um cristal bidimensional conseguem inverter a quiralidade de skyrmions e, ao mesmo tempo, ordenar essas estruturas em configuração de rede. O trabalho, publicado na revista Advanced Materials, utilizou cristais de brometo de cromo (CrBr3) com espessura de cerca de 100 nm.
Skyrmions são redemoinhos nanoscópicos de spin cuja quiralidade – rotação horária ou anti-horária dos momentos magnéticos – influencia o modo como se movem e interagem. Nos experimentos, os pesquisadores resfriaram o CrBr3 a 13 K e aplicaram inicialmente um campo magnético perpendicular à amostra. Essa etapa gerou bolhas skyrmions do tipo Bloch com quiralidades mistas distribuídas de forma desordenada, lembrando um “líquido magnético”.
Em seguida, um segundo campo, bem mais fraco, foi introduzido no plano do cristal. Com apenas alguns militesla, esse campo reduziu a barreira energética entre skyrmions de quiralidades opostas ao criar um estado intermediário não topológico conhecido como bolha tipo II. A partir daí, a agitação térmica foi suficiente para provocar inversões espontâneas de quiralidade, observadas em tempo real por microscopia eletrônica de transmissão Lorentz.
A taxa de inversão aumentou conforme o campo no plano foi elevado; porém, campos muito intensos eliminaram a estrutura de skyrmion, convertendo permanentemente as bolhas em estado tipo II. Simulações micromagnéticas confirmaram que a principal mudança energética veio da redução da energia magnetostática, reforçando que o processo é termicamente ativado, não forçado diretamente pelo campo.
O estudo também identificou um leve desequilíbrio entre as populações de cada quiralidade. A interação Dzyaloshinskii-Moriya intrínseca ao material favoreceu uma orientação de spins, predominância que pôde ser revertida invertendo o campo perpendicular.
Imagem: sixfold symmetry
Além de alterar a quiralidade, o campo no plano promoveu a reorganização do conjunto de skyrmions. Repetidos ciclos de estiramento e relaxamento das bolhas moveram defeitos e fronteiras de grão, transformando o padrão desordenado inicial em uma fase hexática, onde cada skyrmion passa a ter seis vizinhos dispostos a ângulos regulares.
Os autores destacam que o controle de quiralidade e ordenação com campos fracos, sem necessidade de correntes elétricas, pode abrir caminho para dispositivos de memória, lógica e computação neuromórfica baseados em texturas magnéticas de baixo consumo energético.
Com informações de Nanowerk
