記者從中科院合肥研究院獲悉，該院強(qiáng)磁場中心磁性功能材料與器件研究團(tuán)隊(duì)利用洛倫茲透射電子顯微鏡研究了Kagome晶體Fe3Sn2中的磁結(jié)構(gòu)，澄清了該類材料中的復(fù)雜多拓?fù)鋺B(tài)的起源，成果發(fā)表在《國家科學(xué)評論》上。以此為基礎(chǔ)，研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步在Fe3Sn2納米盤中觀測到一類新型零磁場和室溫下穩(wěn)定的磁渦旋結(jié)構(gòu)，被命名為靶態(tài)磁泡，成果發(fā)表在《美國化學(xué)學(xué)會—納米》上。

磁泡是一類“古老”的柱狀磁疇結(jié)構(gòu)，但第一類磁泡具有與斯格明子相同的非平庸拓?fù)湫?，被命名為磁泡斯格明子，在未來自旋電子學(xué)器件領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。Fe3Sn2是中國科學(xué)家率先發(fā)現(xiàn)的一類Kagome晶體磁泡材料。但這些復(fù)雜磁結(jié)構(gòu)不能用傳統(tǒng)磁泡理論來解釋，成為了磁泡斯格明子研究領(lǐng)域的疑云，限制了磁泡斯格明子的進(jìn)一步研究。

為此，研究人員分析了傳統(tǒng)磁結(jié)構(gòu)解析技術(shù)的缺陷，利用洛侖茲透射電鏡的差分相位分析技術(shù)獲得了這些復(fù)雜磁結(jié)構(gòu)真實(shí)的特征，從而進(jìn)一步模擬了該三維磁泡沿厚度方向的積分磁化分布，發(fā)現(xiàn)其與穩(wěn)態(tài)強(qiáng)磁場獲得的磁結(jié)構(gòu)高度一致，進(jìn)而解釋了這些復(fù)雜磁結(jié)構(gòu)起源于磁結(jié)構(gòu)三維特性。

以此為基礎(chǔ)，研究人員進(jìn)一步制備了Fe3Sn2納米盤，通過零磁場加熱方式，成功實(shí)現(xiàn)了從傳統(tǒng)軟磁磁渦旋到一類新型環(huán)狀磁渦旋結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變，該環(huán)狀磁渦旋結(jié)構(gòu)類似于箭靶，因此被研究人員命名為“靶態(tài)磁泡”。靶態(tài)磁泡的環(huán)數(shù)可以利用納米盤的直徑來有效調(diào)節(jié)，且在室溫和零磁場下穩(wěn)定存在，并且具有多重簡并態(tài)，是器件的理想信息載體。靶態(tài)磁泡研究工作被《美國化學(xué)學(xué)會—納米》選為亮點(diǎn)工作并作重點(diǎn)介紹。

(記者吳長鋒)

關(guān)鍵詞： 磁泡斯格明子研究