Spintronics הוא תחום חדש של מחקר מדעי שמטרתו לפתח מכשירים
בתורם, מבודדים מגנטיים הם סוגחומרים בשימוש נרחב בכל רחבי העולם, בעיקר בשל יכולתם להוביל מטענים חשמליים. בדיוק כמו שמתכות מוליכות מטענים חשמליים, מבודדים מגנטיים יכולים להוביל ספינים. עם זאת, מכיוון שסיבובים נשמרים לעיתים רחוקות בחומרים ונוטים להיעלם במרחקים גדולים, עד כה, נראה שהיה קשה להשתמש במבודדים מגנטיים להשגת הובלה לטווח ארוך.
חוקרים הוכיחו לאחרונה את ההעברה"קיפודים" מגנטיים ארוכי טווח, מבני ספין טופולוגיים תלת מימדיים הנצפים לעיתים קרובות במגנטים רגילים. תוצאות המחקר שבוצעו ימצאו יישומים בפיתוח מכשירים התומכים ברעיונות הספינטרוניקה.
"הרעיון שלנו הוא להשתמשמרקמי ספין טופולוגיים, ולא הסיבובים עצמם, לצורך הובלה ארוכת טווח, אמר שו ג'אנג, אחד החוקרים. - "קיפוד" מגנטי - אחד מסוגי מרקם הספין המוגן טופולוגית הקיים בדרך כלל במגנטים תלת מימדיים. עבודתנו מראה כי זרם ה"קיפוד "הוא כמות שמורה היטב וניתן לחקור אותה בכדי להשיג הובלה ארוכת טווח במבודדים מגנטיים."
המחקר של ג'אנג ועמיתיה מבוסס עלפוסטול תיאורטי המכונה חוק שימור טופולוגי, שאיפשר לחוקרים להשתמש ברעיון ההידרודינמיקה של מרקמי ספין טופולוגיים. רעיון זה נחקר בעבר בסדרת מחקרים שהוביל הפיזיקאי ירוסלב צרקובניאק.
“הגישה התיאורטית העיקרית שאנחנומיושם במחקר שלנו - זו תורת השדה הקלאסית - הסביר ג'אנג. אנו מתארים את חלוקת המרחב בזמן של ספינים כשדה וקטורי רציף, עליו ניתן לקבוע וללמוד טקסטורות טופולוגיות וזרמיהם. התיאור המתמטי של זרמי "קיפוד" כפוף לעקרונות תורת האלקטרומגנטיות. "
החוקרים השתמשו בניסוימתקן בו מציגים ומתגלה זרם "קיפוד" באמצעות מגעי מתכת המחוברים לשני קצות המגנט. בתרחיש זה ניתן היה לראות את המגנט כמוליך הנושא את זרם מרקמי הספין הטופולוגיים עם מוליכות סופית. תפיסה זו פותחת פוטנציאל עצום לשימוש במבודדים מגנטיים לתחבורה למרחקים ארוכים.