В зале с танцующими парами зазвучала другая музыка, и пары, что выстроились в линии, вдруг закружились вихрями. Так магнитный кристалл Fe3Ge перестраивает свой внутренний узор, когда температура поднимается выше 375 кельвинов, а это около ста градусов тепла. До этого рубежа магнитные стрелки в кристалле лежат плашмя, как пары, танцующие вальс по кругу. После рубежа они встают торчком, и тогда в материале рождаются крошечные вихри намагниченности, которые физики называют скирмионами.

Кристалл Fe3Ge собран из атомов железа и германия, и его решётка напоминает корзину, сплетённую из треугольников. Такой узор называют решёткой кагоме, по имени японской плетёнки. В этом узоре электроны движутся особым образом, как будто у них нет массы, и из-за этого материал проводит ток поперёк приложенного напряжения даже без внешнего магнита. Этот эффект, аномальный эффект Холла, при комнатной температуре достигает 380 сименсов на сантиметр в степени минус один, что сравнимо с лучшими материалами такого класса.

Чтобы увидеть вихри, учёные вырезали из кристалла пластинку толщиной в сто нанометров и просветили её пучком электронов. Магнитные вихри отклоняли пучок, и на снимке проступил узор из светлых и тёмных пятен. Оказалось, что вихри закручены и влево, и вправо в равных долях. Такая симметрия говорит о том, что вихри держатся не за счёт какого-то внешнего поля, а благодаря собственным магнитным силам материала, как пары, которые кружатся, потому что сами хотят танцевать.

Почему это важно? Вихрь можно сдвинуть крошечным током, и он не распадётся, а значит, его положение можно использовать как ноль или единицу в памяти. Обычные жёсткие диски хранят биты в магнитных доменах, но те требуют больше энергии на переключение и занимают больше места. Скирмионы в Fe3Ge обещают память, которая работает при жаре, где обычная электроника уже сдаётся. Правда, до комнатной температуры вихри пока не дотягивают: они рождаются только после 375 кельвинов, когда магнитные стрелки встают торчком. Следующий шаг — подобрать такую замену части атомов железа или германия, чтобы танец начинался уже при 300 кельвинах.

Но даже сейчас этот кристалл — редкая площадка, где встречаются два разных танца. Один — вихри в пространстве, которые видно в микроскоп. Другой — вихри в мире электронных состояний, которые выдают себя аномальным эффектом Холла. Раньше эти два явления изучали по отдельности, в разных материалах. Fe3Ge показывает, что они могут кружиться в одном зале, под одну музыку, и это открывает путь к устройствам, где спиновые текстуры управляются электрическими полями через топологические электронные состояния.

Танцпол в кристалле Fe3Ge не пустеет даже при 650 кельвинах, когда вихри наконец растворяются в общем движении. До этого рубежа музыка не смолкает, и пары держат ритм от ста градусов тепла до красного каления. Возможно, именно в таких материалах родится память, которой не нужен холодильник.