我科學家在磁泡斯格明子研究中獲重要進展

科技日報合肥10月27日電 （記者吳長鋒）記者從中科院合肥研究院獲悉，該院強磁場中心磁性功能材料與器件研究團隊利用洛倫茲透射電子顯微鏡研究了Kagome晶體Fe3Sn2中的磁結構，澄清了該類材料中的複雜多拓撲態的起源，成果發表在《國家科學評論》上。以此為基礎，研究團隊進一步在Fe3Sn2納米盤中觀測到一類新型零磁場和室温下穩定的磁渦旋結構，被命名為靶態磁泡，成果發表在《美國化學學會—納米》上。

磁泡是一類“古老”的柱狀磁疇結構，但第一類磁泡具有與斯格明子相同的非平庸拓撲性，被命名為磁泡斯格明子，在未來自旋電子學器件領域具有潛在的應用價值。Fe3Sn2是中國科學家率先發現的一類Kagome晶體磁泡材料。但這些複雜磁結構不能用傳統磁泡理論來解釋，成為了磁泡斯格明子研究領域的疑雲，限制了磁泡斯格明子的進一步研究。

為此，研究人員分析了傳統磁結構解析技術的缺陷，利用洛侖茲透射電鏡的差分相位分析技術獲得了這些複雜磁結構真實的特徵，從而進一步模擬了該三維磁泡沿厚度方向的積分磁化分佈，發現其與穩態強磁場獲得的磁結構高度一致，進而解釋了這些複雜磁結構起源於磁結構三維特性。

以此為基礎，研究人員進一步製備了Fe3Sn2納米盤，通過零磁場加熱方式，成功實現了從傳統軟磁磁渦旋到一類新型環狀磁渦旋結構的轉變，該環狀磁渦旋結構類似於箭靶，因此被研究人員命名為“靶態磁泡”。靶態磁泡的環數可以利用納米盤的直徑來有效調節，且在室温和零磁場下穩定存在，並且具有多重簡併態，是器件的理想信息載體。靶態磁泡研究工作被《美國化學學會—納米》選為亮點工作並作重點介紹。