我科學(xué)家在磁泡斯格明子研究中獲重要進(jìn)展
科技日?qǐng)?bào)合肥10月27日電 (記者吳長(zhǎng)鋒)記者從中科院合肥研究院獲悉，該院強(qiáng)磁場(chǎng)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(lèi)材料中的復(fù)雜多拓?fù)鋺B(tài)的起源，成果發(fā)表在《國(guó)家科學(xué)評(píng)論》上。以此為基礎(chǔ)，研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步在Fe3Sn2納米盤(pán)中觀測(cè)到一類(lèi)新型零磁場(chǎng)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(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)—納米》上。
磁泡是一類(lèi)“古老”的柱狀磁疇結(jié)構(gòu)，但第一類(lèi)磁泡具有與斯格明子相同的非平庸拓?fù)湫裕幻麨榇排菟垢衩髯樱谖磥?lái)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(guó)科學(xué)家率先發(fā)現(xiàn)的一類(lèi)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(lái)解釋?zhuān)蔀榱舜排菟垢衩髯友芯款I(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(chǎng)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(pán)，通過(guò)零磁場(chǎng)加熱方式，成功實(shí)現(xiàn)了從傳統(tǒng)軟磁磁渦旋到一類(lèi)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(lèi)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(pán)的直徑來(lái)有效調(diào)節(jié)，且在室溫和零磁場(chǎng)下穩(wěn)定存在，并且具有多重簡(jiǎn)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(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)—納米》選為亮點(diǎn)工作并作重點(diǎn)介紹。