【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近期，中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院強(qiáng)磁場中心研究團(tuán)隊(duì)等利用透射電鏡定量電子全息磁成像技術(shù)，在單軸手性磁體Cr1/3NbS2中發(fā)現(xiàn)了磁孤子向磁斯格明子的拓?fù)湎嘧儭Ｏ嚓P(guān)研究成果發(fā)表在Advanced Materials上。
拓?fù)浯沤Y(jié)構(gòu)是構(gòu)筑新型磁存儲器的基本單元。在手性磁體中，拓?fù)浯沤Y(jié)構(gòu)的形成和自旋構(gòu)型取決于Dzyaloshinskii-Moriya(DM)相互作用的類型。例如在單軸手性磁體中(如Cr1/3NbS2)，會形成周期可調(diào)的磁孤子；在立方非中心對稱的手性磁體中(如FeGe、Mn1.4PtSn)，會形成磁斯格明子或反斯格明子。具有不同自旋構(gòu)型的拓?fù)浯沤Y(jié)構(gòu)之間可以發(fā)生轉(zhuǎn)換，例如斯格明子和麥韌、斯格明子和反斯格明子、斯格明子和磁泡等。在單一材料中，利用兩種不同類型的拓?fù)浯沤Y(jié)構(gòu)分別存儲二進(jìn)制數(shù)據(jù)“0”和“1”，對于拓?fù)浯糯鎯ζ骷臉?gòu)筑具有實(shí)際意義。然而，由于DM(Dzyaloshinskii–Moriya)作用類型不同，手性磁孤子和斯格明子之間的拓?fù)滢D(zhuǎn)換一直受到限制。
針對這一問題，研究團(tuán)隊(duì)利用幾何邊界限域效應(yīng)，通過對磁孤子兩端磁結(jié)構(gòu)的調(diào)制，打破了DM作用的限制，在單軸手性磁體Cr1/3NbS2中實(shí)現(xiàn)了磁孤子向磁斯格明子的拓?fù)湎嘧；利用透射電鏡電子全息磁成像技術(shù)，發(fā)現(xiàn)新形成的斯格明子是長度可調(diào)的，并且上下末端由兩個拓?fù)浜蔀?/2的麥韌組成，拓?fù)浯沤Y(jié)構(gòu)的總拓?fù)浜蔀閱挝?。研究人員在實(shí)驗(yàn)上也發(fā)現(xiàn)了這一拓?fù)湎嘧兊暮穸纫蕾囆，表明偶極-偶極相互作用在相變過程中發(fā)揮了重要作用，與微磁模擬的結(jié)果一致。這一發(fā)現(xiàn)豐富了拓?fù)浯沤Y(jié)構(gòu)家族，對于構(gòu)筑新型磁電子學(xué)器件具有重要意義。
上述研究工作得到國家自然科學(xué)基金、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)等項(xiàng)目的支持。
DM作用類型與對應(yīng)的拓?fù)浯沤Y(jié)構(gòu)(左)；電子全息技術(shù)揭示單軸手性磁體Cr1/3NbS2中發(fā)現(xiàn)的磁斯格明子(右)
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