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Les vortex magnétiques, de la taille de quelques dizaines de nanomètres, sont comme de minuscules tornades figées dans le métal. On les appelle skyrmions, et ils se comportent de manière étonnamment stable : difficiles à détruire, mais faciles à déplacer. C'est pourquoi les ingénieurs y voient les « cellules » idéales pour la mémoire du futur — rapide, économe et insensible aux pannes.

Mais jusqu'à présent, personne ne savait comment un tel vortex est structuré dans l'épaisseur du matériau. De la surface, on ne voit qu'une image plate ; ce qui se trouve à l'intérieur reste une énigme. Un groupe de physiciens a utilisé une méthode appelée ptycho-tomographie vectorielle — une sorte de tomographie assistée par ordinateur, où l'on utilise un rayonnement cohérent au lieu des rayons X, et où des algorithmes reconstruisent une image tridimensionnelle à partir de milliers de clichés bidimensionnels. Ils ont ainsi pu « sonder » un morceau de film d'un volume supérieur à 0,4 micromètre cube, avec une résolution de 8 nanomètres — cent fois plus fin qu'un cheveu humain.

Le résultat a dépassé les attentes. Les vortex ne sont pas de simples cylindres, mais des tonneaux à enroulement variable. Près de la surface, les aiguilles magnétiques s'alignent selon un type (de Néel), tandis qu'en profondeur, elles suivent un autre type (de Bloch), et le sens de l'enroulement peut même s'inverser. Cette structure complexe est décrite comme un « hopfion fractionnaire » — un nœud topologique tridimensionnel avec un indice non entier.

C'est la première fois qu'une texture magnétique tridimensionnelle a pu être reconstruite sans hypothèses préalables sur son apparence. La méthode ouvre la voie à l'étude d'autres matériaux où les nœuds magnétiques pourraient être encore plus étranges — et donc à de nouveaux principes de stockage et de traitement de l'information.