Dans une salle de bal, la musique change, et les couples qui évoluaient en lignes se mettent soudain à tourbillonner. C'est ainsi que se comporte le cristal Fe3Ge lorsqu'on le chauffe au-delà de 375 kelvins, soit environ cent degrés de chaleur. Avant ce seuil, les minuscules aiguilles magnétiques du cristal reposent à plat, comme des couples dans une valse lente. Après ce seuil, les aiguilles se dressent, et des tourbillons d'aimantation apparaissent dans le matériau : les chercheurs les appellent des skyrmions.
Le cristal Fe3Ge est tissé d'atomes de fer et de germanium, et son motif ressemble à une corbeille de triangles. Dans un tel réseau, les électrons se déplacent de façon inhabituelle, comme s'ils n'avaient pas de masse, et c'est pourquoi le matériau conduit le courant perpendiculairement à la tension appliquée, même sans aimant. Cet effet porte le nom d'effet Hall anormal, et à température ambiante il est très prononcé. Les chercheurs ont découpé une fine lamelle dans le cristal et l'ont traversée d'un faisceau d'électrons. Sur l'image sont apparus des tourbillons enroulés à gauche comme à droite, en parts égales. Cela signifie que les tourbillons tiennent grâce aux forces magnétiques propres au matériau, et non grâce à un champ externe.
Les tourbillons subsistent de 375 à 650 kelvins, ce qui constitue l'une des fenêtres de température les plus larges parmi tous les matériaux où on les a trouvés. Un tel tourbillon peut être déplacé par un courant minuscule sans se désagréger : sa position peut donc servir de zéro ou de un dans une mémoire. La mémoire classique des disques durs exige davantage d'énergie et de place. Il est vrai qu'à température ambiante, les tourbillons n'apparaissent pas encore dans le Fe3Ge, car les aiguilles magnétiques reposent toujours à plat. La prochaine étape consiste à remplacer une partie des atomes de fer ou de germanium par d'autres, afin que les aiguilles se dressent dès 300 kelvins.
Le cristal Fe3Ge est un lieu rare où se rencontrent deux danses différentes. L'une : des tourbillons dans l'espace, visibles au microscope. L'autre : des tourbillons dans le monde des états électroniques, qui se trahissent par l'effet Hall anormal. Auparavant, on les étudiait séparément ; ici, ils tournoient ensemble. C'est peut-être dans de tels matériaux que naîtra une mémoire qui n'a pas besoin de réfrigérateur.
Les skyrmions doivent leur nom au physicien britannique Tony Skyrme, qui les a proposés en 1962 comme modèle pour décrire les particules nucléaires. Aujourd'hui, ces « particules » vivent dans des cristaux magnétiques et peuvent mesurer moins de cent nanomètres.
Dans le roman d'Arthur C. Clarke « La Cité et les Astres », l'information est stockée dans des réseaux cristallins qui se réorganisent presque sans dépense d'énergie. Les skyrmions magnétiques dans Fe3Ge constituent un pas réel vers une telle mémoire : ils sont minuscules, robustes et se déplacent sous des courants extrêmement faibles.