Per primera vegada, un equip de recerca ha demostrat experimentalment que corbar nanofils crea trampes energètiques asimètriques que controlen com es desplacen les parets magnètiques Bloch point domain walls i alhora, que el seu moviment depèn de la direcció. Aquesta ruptura de la simetria induïda per la curvatura revela com tant la singularitat magnètica central com la textura que l’envolta contribueixen al mecanisme de fixació. L’estudi també introdueix la idea d’un "Bloch point shift register", un dispositiu controlat únicament per la forma del fil, demostrant que la geometria per si sola pot dirigir el comportament magnètic a escala nanoscòpica.

L’estudi ha estat liderat per les científiques Sandra Ruiz Gomez (actualment treballadora del Sincrotró ALBA) i Claire Donnelly, del Max Planck Institute for Chemical Physics of Solids, amb col·laboradors d’instituts de tot Europa, incloent-hi l’ALBA, el sincrotró polonès SOLARIS i la Universitat de Viena, entre d’altres.

Controlar els Bloch point domain walls obre possibilitats molt prometedores per crear memòries i dispositius lògics magnètics tridimensionals d’alta densitat, més eficients i compactes. Més enllà del camp del magnetisme, aquest enfocament — que permet ajustar el comportament magnètic mitjançant la forma del fil — podria aplicar-se també a altres materials quàntics avançats, com els superconductors i els imants de van der Waals. A més, la recerca aporta coneixements importants sobre la física fonamental de les singularitats topològiques, claus per crear i controlar estructures magnètiques 3D complexes com els skyrmions i els hopfions, obrint nous camins per a les tecnologies del futur.

L’equip d’investigació va utilitzar tècniques avançades de nanofabricació 3D (en anglès focused electron beam induced deposition) per fabricar nanofils de cobalt amb segments alterns rectes i corbats. Mitjançant la tècnica de microscòpia electrònica de fotoemissió i dicroisme circular magnètic de raigs-X (XMCD-PEEM) a la línia de llum CIRCE de l’ALBA i a la línia DEMETER de SOLARIS, van seguir la posició i el moviment dels BPDWs sota camps magnètics aplicats. Les simulacions micromagnètiques van complementar les mesures, separant els efectes de la curvatura sobre la textura magnètica circumdant dels de la pròpia singularitat del Bloch point. Els experiments van revelar que les regions rectes fixen de manera consistent els BPDWs, i que la variació en la curvatura determina l’alçada de les barreres energètiques properes, produint pous de potencial asimètrics i camps de propagació dependents de la direcció.

d) Imatge XMCD de la mateixa estructura després de la nucleació d’un domain wall mitjançant l’aplicació d’un camp magnètic perpendicular a l’eix llarg de la nanoestructura. La posició del domain wall s’indica amb una fletxa vermella. e) Aproximació (zoom) de la imatge anterior a la regió on es troba el domain wall. f) Aproximació del mateix domain wall després de rotar la mostra (25°) per mesurar amb els raigs X orientats perpendicularment al fil. Les fletxes grogues indiquen la direcció del feix incident. L’esquema mostra la projecció de la magnetització respecte a la direcció dels raigs X. g) Imatge XMCD de la mateixa estructura després de la nucleació d’un domain wall mitjançant l’aplicació d’un camp magnètic paral·lel a l’eix llarg de la nanoestructura. La posició del domain wall s’indica amb una fletxa vermella. h) Aproximació (zoom) de la imatge anterior a la regió on es troba el domain wall. i) Aproximació del mateix domain wall després de rotar la mostra per mesurar amb els raigs X orientats perpendicularment al fil. Les fletxes grogues indiquen la direcció del feix incident. L’esquema mostra la projecció de la magnetització respecte a la direcció dels raigs X.