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强磁场科学中心在手性磁孤子研究中取得进展
2020-07-26| 作者:赵俊 | 【 【打印】【关闭】

近期,中科院合肥研究院强磁场科学中心的稳态强磁场实验装置(SHMFF)用户张蕾研究员课题组在手性磁孤子研究方面取得进展。针对层状手性磁孤子材料MnNb3S6和YbNi3Al9,研究人员利用强磁场中心的ESR等设备对其手性磁孤子的微波响应和临界行为进行了研究,相关成果分别以“Microwave response of the chiral helimagnetic MnNb3S6”和“Critical phenomenon of the layered chiral helimagnetic YbNi3Al9”为题发表在Applied Physics Letters和New Journal of Physics上【Appl. Phys. Lett. 117, 022410 (2020); New J. Phys. 22, 013018 (2020)】。 

手性磁孤子(Chiral Magnetic Soliton)是一种自旋按螺旋方式排列形成的“孤子状”的“准粒子”磁构型,表现为扭结状的拓扑磁结构。手性磁孤子一般形成于具有层状结构的单轴非中心对称晶体中,在这类材料中会产生Dzyaloshinskii–Moriya(DM)相互作用,而DM相互作用会和铁磁交换相互作用之间产生竞争,从而形成螺旋形的自旋基态。在一定的温度下,通过施加合适的磁场就可以形成手性磁孤子态。同时,它可以被磁场、压力、微波、电流等手段进行调控,在自旋电子器件领域具有潜在的应用价值。     

手性磁孤子是自旋、轨道、晶格等多种自由度之间竞争和耦合的结果,其形成条件苛刻,目前仅在MnNb3S6和YbNi3Al9等少数体系中发现。由于手性磁孤子材料对微波具有特定的响应,研究人员利用强磁场中心的ESR等手段,对MnNb3S6的微波响应行为和机制进行了研究,揭示了手性磁孤子对微波的各向异性响应行为。此外,研究人员对另外一种手性磁孤子材料YbNi3Al9的临界行为也进行了研究,发现了其各向异性的自旋耦合作用,并建立了H-T相图。  

该研究工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、强磁场联合基金、中科院高端用户基金等项目的支持。

文章链接:https://aip.scitation.org/doi/full/10.1063/5.0007901

https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1367-2630/ab62d4

(a)手性磁孤子材料MnNb3S6对微波的响应;(b)手性磁孤子材料YbNi3Al9H-T相图

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