Chiraliteit, of handigheid, is een uiterst belangrijke fundamentele eigenschap van objecten op vele gebieden van natuurkunde, wiskunde, scheikunde en biologie; een chiraal object kan op geen enkele manier op zijn spiegelbeeld worden gelegd.
De eenvoudigste chirale objecten zijn mensenhanden, vandaar de term zelf. Het tegenovergestelde van chiraal is achiraal: een cirkel of een vierkant zijn eenvoudige achirale objecten.
Chiraliteit kan worden toegepast op veel complexere entiteiten; zo kunnen concurrerende interne interacties in een magnetisch systeem leiden tot het verschijnen van periodieke magnetische texturen in de structuur die verschillen van hun spiegelbeelden - dit wordt chirale ferromagnetische ordening genoemd.
Chirale kristallen worden algemeen beschouwd als veelbelovende kandidaten voor de realisatie van magnetische gegevensopslag en verwerkingsapparatuur, aangezien informatie kan worden gecodeerd via hun niet-triviale magnetische texturen.
Anastasia Pervishko, onderzoekswetenschapper bij het Skoltech Center for Computational and Data-Intensive Science and Engineering (CDISE), en haar collega's gebruikten op symmetrie gebaseerde analyse en numerieke berekeningen om het bestaan van antichiraal ferromagnetisme te voorspellen - een soort ferromagnetische ordening wanneer beide soorten chiraliteit (handigheid) bestaan gelijktijdig en wisselen elkaar af in de ruimte.
"In tegenstelling tot chirale en achirale texturen, voorspellen we een fundamenteel andere magnetische ordening in tetraëdrische ferromagneten. We gebruiken de term 'antichiraliteit' om de spontane modulatie van de magnetisatierichting te benadrukken met een ruimtelijke chiraliteitsafwisseling tussen rechts- en linkshandigheid veroorzaakt door kristalsymmetrie”, zegt Pervishko.
Ze legt uit dat de chiraliteit in deze periodieke magnetische textuur in de ruimte afwisselt, terwijl de gemiddelde torsie-invariant nul is. “Je kunt het je voorstellen als een magnetische modulatie waarbij een deel wordt gekenmerkt door rechtshandigheid en het andere door linkshandigheid; dat verschilt drastisch van conventionele chirale texturen waar handigheid behouden blijft”, voegt Pervishko toe.
Het team toonde aan dat antichiraal ferromagnetisme kan worden waargenomen in een klasse van kristallen waarin veel mineralen van nature worden gevormd. Om dit te doen, bestudeerden ze magnetische ordening in de structuur met tetraëdrische kristalsymmetrie en gebruikten ze micromagnetische analyse om deze nieuwe antichirale ordening af te leiden.
“Dankzij deze onconventionele grondtoestand kan de voorgestelde magnetische ordening resulteren in een rijke familie van magnetische fenomenen, waaronder unieke magnetische domeinen en skyrmionen die fundamenteel verschillen van chirale texturen. Deze bevinding zet aan tot verder theoretisch en experimenteel onderzoek naar dit soort magnetische materialen”, besluit Anastasia Pervishko.