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强磁场中心确立三维磁斯格明子之间外磁场可调的吸引-排斥相互作用
2018-07-05| 作者:王莎莎 | 【 【打印】【关闭】

近日中国科学院强磁场科学中心杜海峰、田明亮研究团队和复旦大学及德国尤利西研究中心合作,利用洛伦兹透射电子显微镜技术直接观测到螺旋磁纳米条带边缘附近一对斯格明子在磁场下的运动规律,确立了三维磁斯格明子之间外磁场可调的吸引-排斥相互作用。该成果以 “Interaction of Individual Skyrmions in a Nanostructured Cubic Chiral Magnet”为题发表在《物理评论快报》(Physical Review Letters)上。

磁斯格明子(skyrmion)是具有轴对称的拓扑稳定的新型自旋构型,因在未来低能耗高密度存储自旋器件的应用中具有潜力而成为国际磁学领域研究的前沿与热点。磁斯格明子存储器是以操控斯格明子链为基础的,因此了解在受限纳米条带中磁斯格明子之间的相互作用是实现可控操控的必要条件。

在纯二维条件下,理论计算及实验均表明磁斯格明子之间只存在排斥的相互作用。在一定厚度的薄膜材料或纳米结构材料中,理论计算表明磁斯格明子在沿薄膜厚度方向也会形成调制的磁结构。与纯二维薄膜体系不同,理论计算表明这些三维磁斯格明子之间可能也存在吸引的相互作用,但是一直缺乏实验的证据。

团队人员利用前期积累的聚焦离子束精确控制纳米条带中磁斯格明子数目的样品制备技术, 制备了宽度精确可控的纳米条带,并利用洛仑兹投射电镜技术研究了FeGe纳米条带中磁斯格明子在磁场调控下的运动规律,首次实验上证实了理论预言的三维磁斯格明子之间存在吸引相互作用以及外磁场可调的吸引-排斥相互作用。该工作对相关的器件设计具有重要的意义。

文章链接:https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.197203

该工作受到了国家重点研发计划、基金委优秀青年科学基金项目、中国科学院前沿科学重点研究计划、中国科学院重点部署项目、中国科学院青年促进会等项目的资助。

   

  纳米结构中磁场驱动的斯格明子对的运动

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