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中国科学家在磁泡斯格明子研究中获重要进展

时间:2020-10-28    来源:科技日报    作者:吴长锋 - 小 + 大

我科学家在磁泡斯格明子研究中获重要进展

科技日报合肥10月27日电 (记者吴长锋)记者从中科院合肥研究院获悉,该院强磁场中心磁性功能材料与器件研究团队利用洛伦兹透射电子显微镜研究了Kagome晶体Fe3Sn2中的磁结构,澄清了该类材料中的复杂多拓扑态的起源,成果发表在《国家科学评论》上。以此为基础,研究团队进一步在Fe3Sn2纳米盘中观测到一类新型零磁场和室温下稳定的磁涡旋结构,被命名为靶态磁泡,成果发表在《美国化学学会—纳米》上。

磁泡是一类“古老”的柱状磁畴结构,但第一类磁泡具有与斯格明子相同的非平庸拓扑性,被命名为磁泡斯格明子,在未来自旋电子学器件领域具有潜在的应用价值。Fe3Sn2是中国科学家率先发现的一类Kagome晶体磁泡材料。但这些复杂磁结构不能用传统磁泡理论来解释,成为了磁泡斯格明子研究领域的疑云,限制了磁泡斯格明子的进一步研究。

为此,研究人员分析了传统磁结构解析技术的缺陷,利用洛仑兹透射电镜的差分相位分析技术获得了这些复杂磁结构真实的特征,从而进一步模拟了该三维磁泡沿厚度方向的积分磁化分布,发现其与稳态强磁场获得的磁结构高度一致,进而解释了这些复杂磁结构起源于磁结构三维特性。

以此为基础,研究人员进一步制备了Fe3Sn2纳米盘,通过零磁场加热方式,成功实现了从传统软磁磁涡旋到一类新型环状磁涡旋结构的转变,该环状磁涡旋结构类似于箭靶,因此被研究人员命名为“靶态磁泡”。靶态磁泡的环数可以利用纳米盘的直径来有效调节,且在室温和零磁场下稳定存在,并且具有多重简并态,是器件的理想信息载体。靶态磁泡研究工作被《美国化学学会—纳米》选为亮点工作并作重点介绍。


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