在一项可以帮助开发具有低能耗的新型自旋电子器件的实验中，来自RIKEN和合作者的研究人员利用热场和磁场在单晶薄板器件中创造了自旋纹理之间的转换 - 磁涡旋和反涡旋，称为skyrmions和antiskyrmions。重要的是，他们在室温下实现了这一点。
Skyrmions和antiskyrmions是存在于特殊磁性材料中的纹理，涉及材料中电子的自旋，是一个活跃的研究领域，因为它们可用于下一代存储设备，例如，skyrmions充当“1”位，antiskyrmions充当“0”位。
过去，科学家们已经能够以各种方式移动它们，并使用电流在它们之间产生转换。然而，由于当前的电子设备消耗电力并产生废热，由RIKEN紧急物质科学中心的Xiuzhen Yu领导的小组中的研究人员决定看看他们是否能找到一种使用热梯度创建变换的方法。
Yu说，“由于发电厂、汽车、焚化炉和工厂产生的能源中约有三分之二被浪费为热量，我们认为尝试在skyrmions和antiskyrimions之间创造转换是很重要的，这在以前是用电流完成的，而是用热。
为了进行这项研究，发布在《自然通讯》上，研究人员使用聚焦离子束从块状单晶磁体3P，由铁、镍、钯和磷原子组成，然后使用洛伦兹扫描显微镜——一种在非常小的尺度上检查材料磁性的高级方法。
他们发现，当温度梯度与磁场同时施加到晶体上时，在室温下，其中的反斯凯姆子首先转化为非拓扑气泡——斯凯姆子和反斯凯姆子之间的一种过渡状态——然后随着温度梯度的提高，转化为斯凯姆子。然后，即使消除了热梯度，它们仍保持稳定配置为skyrmions。
这一发现与理论预期一致，但第二个发现令该小组感到惊讶。Yu小组的博士后研究员Fehmi Sami Yasin表示，“我们惊讶地发现，当不施加磁场时，热梯度导致从skyrmions到antiskyrmions的转变，这在材料中也保持稳定。
“非常令人兴奋的是，”他继续说道，“这意味着我们可以使用热梯度来驱动斯格明子和反斯凯姆子之间的转换，这取决于是否施加了磁场。特别重要的是，我们能够在室温下做到这一点。这可能为新型信息存储设备开辟道路，例如使用废热的非易失性存储设备。
Yu说：“我们对他的发现感到非常兴奋，并计划继续我们的工作，以新的和更有效的方式操纵skyrmions和antiskymions，包括反skyrmion运动的热控制，目标是构建实际的热自旋电子学和其他可以在我们日常生活中使用的自旋电子学设备。为了制造更好的设备，我们需要彻底探索各种设备设计和几何形状。
