Por primera vez, un equipo de investigación ha demostrado experimentalmente que curvar nanohilos crea trampas energéticas asimétricas que controlan cómo se desplazan las paredes magnéticas Bloch point domain walls y al mismo tiempo, que su movimiento depende de la dirección. Esta ruptura de la simetría inducida por la curvatura revela cómo tanto la singularidad magnética central como la textura que le rodea contribuyen al mecanismo de fijación. El estudio también introduce la idea de un "Bloch point shift register", un dispositivo controlado únicamente por la forma del hilo, demostrando que la geometría por sí sola puede dirigir el comportamiento magnético a escala nanoscópica.

El estudio ha sido liderado por las científicas Sandra Ruiz Gomez (actualmente trabajadora del Sincrotrón ALBA) y Claire Donnelly, del Max Planck Institute for Chemical Physics of Solids, con colaboradores de institutos de toda Europa, incluido el ALBA, el sincrotrón polonés SOLARIS y la Universidad de Viena, entre otros.

Controlar los Bloch point domain walls abre posibilidades muy prometedoras para crear memorias y dispositivos lógicos magnéticos tridimensionales de alta densidad, más eficientes y compactos. Más allá del campo del magnetismo, este enfoque — que permite ajustar el comportamiento magnético mediante la forma del hilo — podría aplicarse también a otros materiales cuánticos avanzados, como los superconductores y los imanes de van der Waals. Además, la investigación aporta conocimientos importantes sobre la física fundamental de las singularidades topológicas, claves para crear y controlar estructuras magnéticas 3D complejas como los skyrmiones y los hopfiones, abriendo nuevos caminos para las tecnologías del futuro.

El equipo utilizó técnicas avanzadas de nanofabricación 3D (en inglés focused electrón beam induced deposition) para fabricar nanohilos de cobalto con segmentos alternos rectos y curvados. Mediante la técnica de microscopía electrónica de fotoemisión y dicroísmo circular magnético de rayos-X (XMCD-PEEM) en la línea de luz CIRCE del ALBA y en la línea DEMETER DE SOLARIOS, siguieron la posición y el movimiento de los BPDWs bajo campos magnéticos aplicados. Las simulaciones micromagnéticas complementaron las medidas, separando los efectos de la curvatura sobre la textura magnética circundante de los de la propia singularidad del Bloch point. Los experimentos revelaron que las regiones rectas fijan de forma consistente los BPDWs, y que la variación en la curvatura determina la altura de las barreras energéticas cercanas, produciendo pozos de potencial asimétricos y campos de propagación dependientes de la dirección.

d) Imagen XMCD de la misma estructura tras la nucleación de una domain wall mediante la aplicación de un campo magnético perpendicular al eje largo de la nanoestructura. La posición de la domain wall se indica con una flecha roja. e) Ampliación (zoom) de la imagen anterior en la región donde se encuentra la domain wall. f) Ampliación de la misma domain wall tras rotar la muestra (25°) para medir con los rayos X orientados perpendicularmente al nanohilo. Las flechas amarillas indican la dirección del haz incidente. El esquema muestra la proyección de la magnetización respecto a la dirección de los rayos X. g) Imagen XMCD de la misma estructura tras la nucleación de una domain wall mediante la aplicación de un campo magnético paralelo al eje largo de la nanoestructura. La posición de la domain wall se indica con una flecha roja. h) Ampliación (zoom) de la imagen anterior en la región donde se encuentra la domain wall. i) Ampliación de la misma domain wall tras rotar la muestra para medir con los rayos X orientados perpendicularmente al nanohilo. Las flechas amarillas indican la dirección del haz incidente. El esquema muestra la proyección de la magnetización respecto a la dirección de los rayos X.