近日，中國科學院合肥物質(zhì)院強磁場中心低功耗量子材料研究團隊在拓撲磁結(jié)構(gòu)的構(gòu)筑研究中取得新進展，論文發(fā)表在Nature Communications?期刊上。
拓撲磁結(jié)構(gòu)是一類具有非平庸拓撲特性的自旋排列，具有尺寸小、穩(wěn)定性高、電流易操控等優(yōu)點，有望作為下一代數(shù)據(jù)載體，構(gòu)筑突破傳統(tǒng)磁存儲技術(shù)限制的磁電子學器件。研究團隊在前期提出了反轉(zhuǎn)磁場方法可控誘導生成多拓撲荷磁結(jié)構(gòu)，在手性螺旋磁性材料FeGe中率先觀測到了“磁束子（Magnetic Skyrmion Bundles）（Nature Nanotechnology 16: 1086 (2021)）。這開拓了基于磁拓撲荷自由度的自旋電子學器件研究的新領(lǐng)域。
室溫且零磁場穩(wěn)定的“磁束子”是多拓撲荷自旋電子學器件實用化的前提條件，而以往磁束子是在低溫和磁場條件下實現(xiàn)的。針對上述問題，研究團隊首先在室溫手性螺磁材料Co8Zn10Mn2材料中，巧妙利用脈沖電流與反轉(zhuǎn)磁場相結(jié)合的方式，實現(xiàn)了豐富的室溫手性磁束子，避免了以往磁束子生成過程中必要的復雜場冷操作過程。隨后，研究團隊提出并利用特殊的零磁場垂直螺旋疇磁化背景來穩(wěn)定磁束子的物理機制，建立了磁束子完整的磁場-溫度相圖，最終研究團隊在自由邊界條件下實現(xiàn)了孤立磁束子在零磁場室溫下的穩(wěn)定存在。
上述研究工作得到了國家自然科學基金項目、國家自然科學基金杰出青年基金項目、中國科學院穩(wěn)定支持基礎(chǔ)研究領(lǐng)域青年團隊計劃等項目的支持。
論文鏈接：https://doi.org/10.1038/s41467-024-47730-6
圖: (a) 磁拓撲荷Q = 2的磁束子。(b) Q = 2磁束子的穩(wěn)定磁場-溫度相圖。
