Recent small angle neutron scattering suggests that the spin structure in the A phase of MnSi is a so-called triple-Q state, i.e., a superposition of three helices under 120 degrees. Model calculations indicate that this structure in fact is a lattice of so-called Skyrmions, i.e., a lattice of topologically stable knots in the spin structure. We report a distinct additional contribution to the Hall effect in the temperature and magnetic field range of the proposed Skyrmion lattice, where such a contribution is neither seen nor expected for a normal helical state. Our Hall effect measurements constitute a direct observation of a topologically quantized Berry phase that identifies the spin structure seen in neutron scattering as the proposed Skyrmion lattice.

Spin Control Controlling and manipulating the spin of an electron is a central requirement for applications in spintronics. Some of the challenges researchers are facing include efficient creation of spin currents, minimization of Joule heating, and extending the lifetime of electronic spins, which is especially important for quantum information applications. Costache and Valenzuela (p. 1645 ) address the first challenge by designing and fabricating an efficient and simple superconducting-based single-electron transistor that can produce spin current with controlled flow. Key to the design is asymmetric tunneling, which leads to a ratchet effect (or diode-like behavior), allowing the separation of up and down spins. Jonietz et al. (p. 1648 ) use electric currents five orders of magnitude smaller than those used previously in nanostructures to manipulate magnetization in a bulk material, MnSi, pointing the way toward decreased Joule heating in spintronic devices. This so-called spin-torque effect causes the rotation of the skyrmion lattice of spins, characteristic of MnSi, which is detected by neutron scattering. Finally, McCamey et al. (p. 1652 ) extend the short lifetime of an electronic spin of a phosphorous dopant by mapping it onto the much longer lived nuclear spin of the atom. Mapping the nuclear spin back onto the electronic spin allows production of a spin memory with a storage time exceeding 100s, which should prove useful for future practical applications.

The adsorption kinetics of three model proteins—human serum albumin, fibrinogen and hemoglobin—has been measured and compared using three different experimental techniques: optical waveguide lightmode spectroscopy (OWLS), ellipsometry (ELM) and quartz crystal microbalance (QCM-D). The studies were complemented by also monitoring the corresponding antibody interactions with the pre-adsorbed protein layer. All measurements were performed with identically prepared titanium oxide coated substrates. All three techniques are suitable to follow in-situ kinetics of protein–surface and protein–antibody interactions, and provide quantitative values of the adsorbed adlayer mass. The results have, however, different physical contents. The optical techniques OWLS and ELM provide in most cases consistent and comparable results, which can be straightforwardly converted to adsorbed protein molar (‘dry’) mass. QCM-D, on the other hand, produces measured values that are generally higher in terms of mass. This, in turn, provides valuable, complementary information in two respects: (i) the mass calculated from the resonance frequency shift includes both protein mass and water that binds or hydrodynamically couples to the protein adlayer; and (ii) analysis of the energy dissipation in the adlayer and its magnitude in relation to the frequency shift (c.f. adsorbed mass) provides insight about the mechanical/structural properties such as viscoelasticity.

We report a comprehensive small angle neutron scattering study (SANS) of the magnetic phase diagram of the doped semiconductor Fe_{1-x}Co_{x}Si for x=0.2 and 0.25. For magnetic field parallel to the neutron beam we observe a six-fold intensity pattern under field-cooling, which identifies the A-phase of Fe_{1-x}Co_{x}Si as a skyrmion lattice. The regime of the skyrmion lattice is highly hysteretic and extents over a wide temperature range, consistent with the site disorder of the Fe and Co atoms. Our study identifies Fe_{1-x}Co_{x}Si is a second material after MnSi in which a skyrmion lattice forms and establishes that skyrmion lattices may also occur in strongly doped semiconductors.

Two centuries of research on phase transitions have repeatedly highlighted the importance of critical fluctuations that abound in the vicinity of a critical point. They are at the origin of scaling laws obeyed by thermodynamic observables close to second-order phase transitions resulting in the concept of universality classes, that is of paramount importance for the study of organizational principles of matter. Strikingly, in case such soft fluctuations are too abundant they may alter the nature of the phase transition profoundly; the system might evade the critical state altogether by undergoing a discontinuous first-order transition into the ordered phase. Fluctuation-induced first-order transitions have been discussed broadly and are germane for superconductors, liquid crystals, or phase transitions in the early universe, but clear experimental confirmations remain scarce. Our results from neutron scattering and thermodynamics on the model Dzyaloshinskii-Moriya (DM) helimagnet (HM) MnSi show that such a fluctuation-induced first-order transition is realized between its paramagnetic and HM state with remarkable agreement between experiment and a theory put forward by Brazovskii. While our study clarifies the nature of the HM phase transition in MnSi that has puzzled scientists for several decades, more importantly, our conclusions entirely based on symmetry arguments are also relevant for other DM-HMs with only weak cubic magnetic anisotropies. This is in particular noteworthy in light of a wide range of recent discoveries that show that DM helimagnetism is at the heart of problems such as topological magnetic order, multiferroics, and spintronics.