環(huán)球通訊！單軸手性磁體中首次發(fā)現(xiàn)磁孤子向磁斯格明子的拓撲相變

(相關(guān)資料圖)

22日，記者從安徽大學(xué)獲悉，該校物質(zhì)科學(xué)與信息技術(shù)研究院新型磁性材料與存儲器件研究團隊，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撲相變。相關(guān)研究成果日前發(fā)表在《先進材料》上。

拓撲磁結(jié)構(gòu)是構(gòu)筑新型磁存儲器的基本單元。在單軸手性磁體中，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，會形成磁斯格明子或反斯格明子。具有不同自旋構(gòu)型的拓撲磁結(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撲磁結(jié)構(gòu)分別存儲二進制數(shù)據(jù)“0”和“1”，對于拓撲磁存儲器件的構(gòu)筑具有實際意義。然而，由于作用類型不同，手性磁孤子和斯格明子之間的拓撲轉(zhuǎn)換一直受到限制。

針對這一問題，研究人員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，在單軸手性磁體中實現(xiàn)了磁孤子向磁斯格明子的拓撲相變。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撲荷為1/2的麥韌組成，拓撲磁結(jié)構(gòu)的總拓撲荷為單位1。并且，實驗上也發(fā)現(xiàn)了這一拓撲相變的厚度依賴性，表明偶極-偶極相互作用在相變過程中發(fā)揮了重要的作用，與微磁模擬的結(jié)果一致。

這一研究發(fā)現(xiàn)豐富了拓撲磁結(jié)構(gòu)家族，對于構(gòu)筑基于新型磁電子學(xué)器件具有重要意義。

(安徽大學(xué)供圖)

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