單軸手性磁體中發(fā)現(xiàn)了磁孤子向磁斯格明子的拓?fù)湎嘧?/h1>

2023-04-12 12:18:07 來(lái)源: 科技日?qǐng)?bào)

(資料圖片僅供參考)

記者11日從中科院合肥物質(zhì)可續(xù)研究院了解到，該院強(qiáng)磁場(chǎng)中心低功耗量子材料研究團(tuán)隊(duì)，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)研究成果日前發(fā)表在《先進(jìn)材料》上。

拓?fù)浯沤Y(jié)構(gòu)是構(gòu)筑新型磁存儲(chǔ)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(lèi)型。例如在單軸手性磁體中，會(huì)形成周期可調(diào)的磁孤子;在立方非中心對(duì)稱的手性磁體中，會(huì)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(lèi)型的拓?fù)浯沤Y(jié)構(gòu)分別存儲(chǔ)二進(jìn)制數(shù)據(jù)“0”和“1”，對(duì)于拓?fù)浯糯鎯?chǔ)器件的構(gòu)筑具有實(shí)際意義。然而，由于DM作用類(lèi)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(duì)這一問(wèn)題，研究團(tuán)隊(duì)利用幾何邊界限域效應(yīng)，通過(guò)對(duì)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(zhǎng)度可調(diào)的，并且上下末端由兩個(gè)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?。同時(shí)，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(guò)程中發(fā)揮了重要的作用，與微磁模擬的結(jié)果一致。

研究人員表示，這一發(fā)現(xiàn)豐富了拓?fù)浯沤Y(jié)構(gòu)家族，對(duì)于構(gòu)筑新型磁電子學(xué)器件具有重要意義。

(中科院合肥研究院供圖)

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